Warum sieht das Feld eines Solenoids so aus?

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Mein Buch zeigt das obige Diagramm, erklärt aber nicht, warum das Feld so aussieht. Es sagt einfach, dass die Felder meistens das obere Feld verlassen.

Könnte mir jemand erklären, wie das obige Feld erzeugt wird, unter der Annahme, dass das von einem geraden Draht erzeugte Magnetfeld eine Reihe konzentrischer Kreise ist?

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Ich frage mich, ob das Prinzip der Überlagerung hier perfekt oder nur unvollkommen anwendbar ist. Vielleicht ist es irrelevant, da die einzigen expliziten Ausdrücke, die wir für das Feld aus einem Draht haben, für unendliche Drähte gelten?

Antworten (2)

Ich habe den Magnetfeldvektor für jeden Draht in rot und den resultierenden in rosa Farbe gezeichnet. Schwarze Linien dienen als Referenz, damit Sie sehen können, wie magnetische Vektoren im 90-Grad-Winkel zu den Drähten stehen. Wenn Sie so etwas für jeden Punkt innerhalb des Solenoids zeichnen, sehen Sie, wie das Magnetfeld gebildet wird.

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So sieht es in der realen Welt aus:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Könnten Sie dasselbe tun, um mir zu zeigen, wie das Feld außerhalb eines Solenoids Null ist?
@dfg, es ist nicht null, aber es ist sehr niedrig. weil die gegenüberliegenden Drähte magnetische Vektoren haben, die in ungefähr entgegengesetzte Richtungen zeigen, mit ungefähr gleicher Größe, so dass sie sich gegenseitig aufheben. Sie sollten dies selbst tun, um zu verstehen, wie dies funktioniert. Wählen Sie einen beliebigen Punkt außerhalb, ziehen Sie dann eine magnetische Kraft von jedem Draht auf dem Bild und achten Sie darauf, dass er in die richtige Richtung zeigt. genau wie ich.
Habe es. Paar weitere Fragen. 1) Wird diese Annäherung, dass das Feld fast Null ist, mit zunehmendem Durchmesser des Solenoids schlechter? (da die gegenüberliegenden Seiten weiter auseinander liegen) Und gelten folglich alle abgeleiteten Gleichungen nicht für große Solenoide? 2) Werden Solenoide als eine Reihe perfekter Kreise angenähert (da sich gegenüberliegende Seiten nur in einem Kreis auslöschen)? Und sollte folglich das Feld eines ausgedehnten Solenoids nicht völlig anders sein, da es nichts mit einer Reihe von Kreisen zu tun hat?
Eine kleine Hilfe bitte?
@dfg Sie sollten neue Fragen besser als neue Fragen stellen, anstatt dies in Kommentaren zu tun. Wenn Ihre ursprüngliche Frage beantwortet wurde, akzeptieren Sie die Antwort bitte, indem Sie auf ein Häkchen daneben klicken.

Sie ergibt sich daraus, dass jeder Leiter, in dem ein Strom fließt, ein zu ihm konzentrisches Magnetfeld erzeugt (Isopotentiallinien sind konzentrische Kreise). Das Gesetz von Biot & Savart quantifiziert dieses Verhalten in einer integralen Form, und Sie können diese Gleichungen an jedem beliebigen Punkt im Raum lösen, um die Verteilung des Magnetfelds zu erhalten (es auf der Achse eines Solenoids zu finden, ist eigentlich eine typische Übung für Elektromagnetismus 101 in Unis) .

Wenn Sie eine intuitive Version wünschen, "umarmen" sich Feldlinien, wenn sie die gleiche Richtung haben, und stoßen sich ab, wenn dies nicht der Fall ist, ähnlich wie es ein elektrostatisches Feld mit Ladungen tut (gleiche Idee).

Warum sieht das Feld eines Solenoids so aus?
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