Door Timothy Banas • Bijgewerkt op 24 maart 2022

FabriekTh/iStock/GettyImages

Ingenieurs maken solenoïden (elektromagneten) door geleidende draad in een spiraal rond een cilindrische kern te wikkelen. Wanneer er een elektrische stroom door de spoel vloeit, wordt er een magnetisch veld gegenereerd dat een meetbare aantrekkingskracht kan uitoefenen op nabijgelegen ferromagnetische materialen. De resulterende interactie tussen magnetische en elektrische krachten op een geladen deeltje staat bekend als de Lorentzkracht.

Stap 1 – Schrijf de formule

De kracht die door een solenoïde wordt geproduceerd, kan worden berekend met de volgende uitdrukking:

F =((n·I)² × μ₀ × A) ÷ (2·g²)

Waar:
– F =kracht (Newton)
– Ik =stroom door de spoel (ampère)
– g =spleetafstand tussen de spoel en het doelmetaal (meter)
– A =dwarsdoorsnedeoppervlak van de spoel (vierkante meter)
– n =aantal windingen in de spoel
– μ₀ =magnetische constante (4π × 10⁻⁷ H/m)

Stap 2 – Verzamel uw parameters

Voordat u getallen in de vergelijking invoert, moet u de fysieke kenmerken van uw elektromagneet en de bedrijfsomstandigheden bepalen. Bijvoorbeeld:

• Aantal beurten (n) =1.000
• Stroomstroom (I) =10 A
• Dwarsdoorsnedeoppervlak (A) =0,5 m²
• Spleetafstand (g) =1,5 m

Stap 3 – Bereken de kracht

Vervang de waarden door de formule:

F =(((1.000 × 10)² × 4π × 10⁻⁷ × 0,5) ÷ (2 × 1,5²)) ≈ 14 N

Dit resultaat geeft aan dat de elektromagneet onder de gespecificeerde omstandigheden een trekkracht van ongeveer veertien Newton zal uitoefenen op een ferromagnetisch object dat zich op 1,5 meter afstand bevindt.

Door deze eenvoudige stappen te volgen, kunt u nauwkeurig de prestaties voorspellen van elke solenoïde-gebaseerde elektromagneet die u ontwerpt of evalueert.