Solenoid ဆွေးနွေးမှုမေးခွန်းများ၏ ဥပမာ
Solenoid များသည် ဆေးဘက်ဆိုင်ရာ ကိရိယာများမှသည် စက်မှုလုပ်ငန်းသုံး စက်ပစ္စည်းများအထိ လျှပ်စစ်နှင့် လျှပ်စစ်သံလိုက် အသုံးချမှုများစွာတွင် မရှိမဖြစ် အစိတ်အပိုင်းများ ဖြစ်သည်။ မေးခွန်းများနှင့် ဆွေးနွေးမှုများသို့ မဝင်ရောက်မီ၊ solenoid ဆိုတာ ဘာလဲနှင့် မည်သို့အလုပ်လုပ်သည်ကို ဦးစွာ နားလည်ကြပါစို့။
Solenoid များကို နားလည်ခြင်း
ဆိုလီယိုနိုက်သည် ဝါယာကြိုးကွိုင်တစ်ခုဖြစ်ပြီး ပုံမှန်အားဖြင့် ဆလင်ဒါရှည်ကဲ့သို့ ပုံသဏ္ဍာန်ရှိသည်။ လျှပ်စစ်စီးကြောင်းတစ်ခုသည် ဆိုလီယိုနိုက်မှတစ်ဆင့် စီးဆင်းသောအခါ ၎င်းအတွင်း၌ သံလိုက်စက်ကွင်းတစ်ခုကို ဖန်တီးပေးသည်။ ဤသံလိုက်စက်ကွင်းကို လျှပ်စစ်မက္ကင်းနစ်ဆိုလီယိုနိုက်တွင် ပစ္စတင်ကို ရွေ့လျားစေခြင်း သို့မဟုတ် အချို့သော သုတေသနနှင့် နည်းပညာအသုံးချမှုများတွင် တူညီသောသံလိုက်စက်ကွင်းတစ်ခုကို ဖန်တီးရန် ရည်ရွယ်ချက်အမျိုးမျိုးအတွက် အသုံးပြုနိုင်သည်။
solenoid ရဲ့ အရေးကြီးတဲ့ ဝိသေသလက္ခဏာတစ်ခုကတော့ ၎င်းထုတ်လုပ်တဲ့ သံလိုက်စက်ကွင်းပါပဲ။ ရှည်လျားပြီး တင်းကျပ်စွာထုပ်ပိုးထားတဲ့ solenoid ထဲက သံလိုက်စက်ကွင်းဟာ ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် တစ်ပြေးညီဖြစ်ပါတယ်။ စံပြ solenoid ထဲက သံလိုက်စက်ကွင်း B ကိုဖော်ပြတဲ့ ညီမျှခြင်းက အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်ပါတယ်။
\[ B = \mu_0 \cdot n \cdot I \]
ဘယ်နေရာ:
– \( B \) သည် သံလိုက်စက်ကွင်းဖြစ်သည်၊
– \( \mu_0 \) သည် vacuum permeability (\( 4\pi \times 10^{-7} \) T m/A) ဖြစ်ပြီး၊
– \( n \) သည် ယူနစ်အရှည်တစ်ခုလျှင် လှည့်သည့်အရေအတွက် (လှည့်/မီတာ) ဖြစ်ပြီး၊
–\(I\) သည် solenoid မှတစ်ဆင့် စီးဆင်းသော လျှပ်စစ်စီးကြောင်း ဖြစ်သည်။
ဤသံလိုက်စက်ကွင်းသည် စီးဆင်းနေသော လျှပ်စီးကြောင်းနှင့် ယူနစ်အရှည်တစ်ခုလျှင် လည်ပတ်သည့်အကြိမ်ရေနှင့် တိုက်ရိုက်အချိုးကျပြီး solenoid တည်ရှိသည့် အလတ်စား၏ ဂုဏ်သတ္တိများ၊ ဤကိစ္စတွင် လေ သို့မဟုတ် လေဟာနယ်တို့က လွှမ်းမိုးမှုရှိသည်။
မေးခွန်း ၁: Solenoid အတွင်းရှိ သံလိုက်စက်ကွင်းကို တွက်ချက်ခြင်း
မေးခွန်း:
solenoid တွင် လည်ပတ်မှု ၁၀၀၀ ရှိပြီး မီတာ ၀.၅ ရှည်သည်။ solenoid မှတစ်ဆင့် စီးဆင်းသော လျှပ်စီးကြောင်းသည် ၂ အမ်ပီယာဖြစ်ပါက solenoid အတွင်းရှိ သံလိုက်စက်ကွင်းကို တွက်ချက်ပါ။
ဆွေးနွေးချက်:
ပထမဦးစွာ၊ ယူနစ်အရှည်တစ်ခုလျှင် လှည့်နိုင်သည့် အကြိမ်အရေအတွက် (n) ကို တွက်ချက်ရန် လိုအပ်ပါသည်။
\[ n = \frac{N}{L} = \frac{1000}{0,5} = 2000 \, \text{turns/m} \]
ထို့နောက် solenoid သံလိုက်စက်ကွင်းပုံသေနည်းကိုသုံးပါ။
\[ B = \mu_0 \cdot n \cdot I \]
\[
B = (၄\pi\x10^{-၇})\cdot ၂၀၀၀\cdot ၂
= ၄\pi \အမြှောက် ၁၀^{-၆} \, \text{T}
\]
\[
B \ခန့်မှန်းခြေ ၂.၅၁ \x၁၀^{-၃} \, \text{T}
\]
ထို့ကြောင့် solenoid အတွင်းရှိ သံလိုက်စက်ကွင်းသည် \( 2,51 \times 10^{-3} \, \text{T} \) သို့မဟုတ် 2,51 mT (milliTesla) ခန့်ရှိသည်။
မေးခွန်း ၂: Solenoid ၏ သံလိုက်စက်ကွင်းရှိ ဝါယာကြိုးပေါ်ရှိ Lorentz Force တွက်ချက်ခြင်း
မေးခွန်း:
သံလိုက်စက်ကွင်း (2,51 \times 10^{-3} \, \text{T} \) ကိုထုတ်လုပ်သော solenoid အတွင်းတွင် သံလိုက်စက်ကွင်းနှင့် ထောင့်မှန်ကျသော 3 amperes လျှပ်စီးကြောင်းကို သယ်ဆောင်သည့် 0,2 မီတာရှည်သော ဖြောင့်တန်းသော ဝါယာကြိုးတစ်ချောင်းရှိသည်။ ဝါယာကြိုးပေါ်တွင် သက်ရောက်မှုရှိသော Lorentz အားကို တွက်ချက်ပါ။
ဆွေးနွေးချက်:
သံလိုက်စက်ကွင်းရှိ ဝါယာကြိုးတစ်ခုပေါ်တွင် သက်ရောက်မှုရှိသော Lorentz အားကို အောက်ပါဖော်မြူလာကို အသုံးပြု၍ တွက်ချက်နိုင်သည်။
\[ F = I \cdot L \cdot B \]
ဘယ်နေရာ:
– \( F \) သည် Lorentz အားဖြစ်သည်။
– \( I \) သည် လျှပ်စစ်စီးကြောင်းဖြစ်သည်၊
–\(L\) သည် ဝါယာကြိုး၏ အရှည်ဖြစ်သည်၊
– \( B \) သည် သံလိုက်စက်ကွင်း ဖြစ်သည်။
ကျွန်ုပ်တို့သည် ပေးထားသောတန်ဖိုးများကို အစားထိုးပါ-
\[ F = ၃ \cdot ၀.၂ \cdot ၂.၅၁ \x၁၀^{-၃} \]
\[ F = ၈.၃၄၂၈၇၅ \x၁၀^{-၁၀} \, \text{N} \]
ထို့ကြောင့် ဝါယာကြိုးပေါ်တွင် သက်ရောက်နေသော Lorentz အားမှာ \( 1,506 \times 10^{-3} \, \text{N} \) ဖြစ်သည်။
မေးခွန်း ၃: Solenoid ရှိ သံလိုက်စွမ်းအင်
မေးခွန်း:
အချင်းဝက် ၀.၀၅ မီတာရှိပြီး လည်ပတ်မှု ၁၀၀၀ ရှိပြီး လျှပ်စီးကြောင်း ၂ အမ်ပီယာ သယ်ဆောင်ထားတဲ့ ၁ မီတာရှည်တဲ့ ဆိုလီနွိုက်မှာ သံလိုက်စွမ်းအင် ဘယ်လောက်သိုလှောင်ထားလဲ။
ဆွေးနွေးချက်:
solenoid တွင်ရှိသော သံလိုက်စွမ်းအင်ကို အောက်ပါဖော်မြူလာကို အသုံးပြု၍ တွက်ချက်နိုင်သည်။
\[ U = \frac{1}{2} \cdot L \cdot I^2 \]
ဤတွင် \( L \) သည် solenoid ၏ inductance ဖြစ်သည်။ solenoid (\( L \)) ၏ inductance ကို ဖော်မြူလာကို အသုံးပြု၍ တွက်ချက်နိုင်သည်-
\[ L = \mu_0 \cdot \frac{N^2 \cdot A}{l} \]
နှင့်အတူ:
– \( N \) သည် လှည့်သည့်အရေအတွက်ဖြစ်သည်။
– \( A \) သည် solenoid ၏ ဖြတ်ပိုင်းဧရိယာဖြစ်သည်။
–\(l\) သည် solenoid ၏ အလျား ဖြစ်သည်။
ဖြတ်ပိုင်းဧရိယာ \( A \):
\[ A = \pi r^2 \]
\[ A = \pi (0,05)^2 = 7,85 \x10^{-3} \, \text{m}^2 \]
လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်း \(L\):
\[
L = (၄\pi \xeb ၁၀^{-၇}) \cdot \frac{၁၀၀၀^၂ \cdot ၇.၈၅ \xeb ၁၀^{-၃}}{1}
\]
\[
L \ခန့်မှန်းခြေ ၉.၈၇ \အဆ ၁၀^{-၃} \, \text{H}
\]
သံလိုက်စွမ်းအင် \( U \):
\[
U = \frac{1}{2} \cdot 9,87 \x10^{-3} \cdot (2)^2
\]
\[
U = ၁.၉၇ x ၁၀^{-၂} \, \text{J}
\]
ထို့ကြောင့် solenoid တွင် သိုလှောင်ထားသော သံလိုက်စွမ်းအင်သည် \( 1,97 \times 10^{-2} \, \text{J} \) သို့မဟုတ် 19,7 mJ (milliJoules) ဖြစ်သည်။
