Faʻataʻitaʻiga o se Fesili Talanoaga Solenoid
O solenoids o vaega taua ia i le tele o faʻaoga eletise ma eletise, mai masini faafomaʻi i masini faʻapisinisi. Aʻo leʻi oʻo atu i fesili ma talanoaga, seʻi o tatou malamalama muamua po o le a le solenoid ma le auala e galue ai.
Malamalama i Solenoids
O le solenoid o se uaea e pei o se li'o umi. A tafe se eletise i totonu o le solenoid, e faia ai se fanua maneta i totonu. E mafai ona fa'aaogaina lenei fanua maneta mo le tele o fa'amoemoega, e pei o le fa'agaoioia o se piston i totonu o se solenoid eletise, po'o le fa'atupuina o se fanua maneta tutusa i nisi o su'esu'ega ma fa'aoga fa'atekinolosi.
O se tasi o uiga taua o se solenoid o le fanua maneta e gaosia. O le fanua maneta i totonu o se solenoid umi ma pipii mau e toetoe lava tutusa. O le fua fa'atatau e fa'amatalaina ai le fanua maneta B i totonu o se solenoid lelei atoatoa e fa'apea:
\[ B = \mu_0 \cdot n \cdot I \]
di mana:
– \( B \) o le fanua maneta,
– \( \mu_0 \) o le vacuum permeability (\( 4\pi \times 10^{-7} \) T m/A),
– \( n \) o le aofaʻi o liliu i le iunite umi (liliu/m),
– \( I \) o le tafega eletise o loʻo tafe i totonu o le solenoid.
O lenei fanua maneta e fa'atatau sa'o lava i le tafe o le eletise ma le aofa'i o liliu i le iunite umi, ma e a'afia i meatotino o le auala o lo'o i ai le solenoid, i lenei tulaga o le ea po'o le vacuum.
Fesili 1: Fuafuaina o le Fanua Maneta i totonu o se Solenoid
Fesili:
E 1000 liliu o le solenoid ma e 0,5 mita le umi. Afai o le tafe o le eletise i totonu o le solenoid e 2 amperes, fuafua le fanua maneta i totonu o le solenoid.
Talanoaga:
Muamua, e manaʻomia ona tatou fuafuaina le aofaʻi o taʻamilosaga i le umi o le iunite (n):
\[ n = \frac{N}{L} = \frac{1000}{0,5} = 2000 \, \text{liliu/m} \]
Ona faʻaaoga lea o le fua faʻatatau o le fanua maneta solenoid:
\[ B = \mu_0 \cdot n \cdot I \]
\[
B = (4\pi \times 10^{-7}) \cdot 2000 \cdot 2
= 8\pi \times 10^{-4} \, \text{T}
\]
\[
B \approx 2,51 \times 10^{-3} \, \text{T}
\]
O lea la, o le fanua maneta i totonu o le solenoid e tusa ma le \( 2,51 \times 10^{-3} \, \text{T} \) po'o le 2,51 mT (milliTesla).
Fesili 2: Fuafuaina o le Malosiaga Lorentz i luga o se Uaea i totonu o le Fanua Maneta o se Solenoid
Fesili:
I totonu o se solenoid e maua ai se fanua maneta o le \( 2,51 \times 10^{-3} \, \text{T} \), o loʻo i ai se uaea saʻo e 0,2 mita le umi e feaveaʻi se tafe e 3 amperes e faʻasaga saʻo i le fanua maneta. Faʻatatau le malosi Lorentz o loʻo faʻatinoina i luga o le uaea.
Talanoaga:
E mafai ona fuafuaina le malosi o Lorentz o loʻo faʻatinoina i luga o se uaea i totonu o se fanua maneta e faʻaaoga ai le fua faʻatatau:
\[ F = I \cdot L \cdot B \]
di mana:
– \( F \) o le malosi Lorentz,
– \( I \) o le tafega eletise,
– \( L \) o le umi o le uaea,
– \( B \) o le fanua maneta.
Matou te sui i tau ua tuʻuina atu:
\[ F = 3 \cdot 0,2 \cdot 2,51 \times 10^{-3} \]
\[ F = 1,506 \times 10^{-3} \, \text{N} \]
O lea la, o le malosi Lorentz o loʻo faʻatinoina i luga o le uaea o le \( 1,506 \times 10^{-3} \, \text{N} \).
Fesili 3: Malosiaga Fa'amagnetika i totonu o se Solenoid
Fesili:
E fia le malosi fa'akeneka o lo'o teuina i totonu o se solenoid e 1 mita le umi ma lona radius e 0,05 mita, e 1000 liliu, ma e feavea'i se eletise e 2 amperes?
Talanoaga:
E mafai ona fuafuaina le malosiaga fa'amaneta i totonu o se solenoid e fa'aaoga ai le fua fa'atatau:
\[ U = \frac{1}{2} \cdot L \cdot I^2 \]
lea o le \( L \) o le inductance o le solenoid. E mafai ona fuafuaina le inductance o le solenoid (\( L \)) e faʻaaoga ai le fua faʻatatau:
\[ L = \mu_0 \cdot \frac{N^2 \cdot A}{l} \]
faatasi ai ma:
– \( N \) o le aofaʻi o taʻamilosaga,
– \( A \) o le vaega fa'alava o le solenoid,
– \( l \) o le umi lea o le solenoid.
Vaega fa'alava \( A \):
\[ A = \pi r^2 \]
\[ A = \pi (0,05)^2 = 7,85 \times 10^{-3} \, \text{m}^2 \]
Fa'a'a'a'a (inductance) \( L \):
\[
L = (4\pi \times 10^{-7}) \cdot \frac{1000^2 \cdot 7,85 \times 10^{-3}}{1}
\]
\[
L \approx 9,87 \times 10^{-3} \, \text{H}
\]
Malosiaga fa'amagnetika \( U \):
\[
U = \frac{1}{2} \cdot 9,87 \times 10^{-3} \cdot (2)^2
\]
\[
U = 1,97 \times 10^{-2} \, \text{J}
\]
O lea la, o le malosiaga fa'amaneta o lo'o teuina i totonu o le solenoid e \( 1,97 \times 10^{-2} \, \text{J} \) po'o le 19,7 mJ (milliJoules).
