
【計】 ring solenoid
【計】 ring type
【醫】 ring form
solenoid
【化】 solenoid
【醫】 solenoid
環形螺線管(英文:Toroidal Solenoid)是一種特殊結構的電感器件,其線圈均勻纏繞在環形鐵芯或空心環狀結構上。該術語在電磁學領域具有以下核心内涵:
結構特征 環形螺線管由閉合環狀磁芯與螺旋繞組構成,線圈匝數密度均勻分布。相較于直線型螺線管,其磁場完全集中于環内空間,顯著降低漏磁現象(來源:麻省理工學院開放式課程《電磁系統與能量》)。
物理原理 根據安培環路定律,環形螺線管内部磁場強度公式為: $$ B = frac{mu_0 N I}{2pi r} $$ 其中μ₀為真空磁導率,N為線圈匝數,I為電流,r為環半徑(來源:《電磁學基礎》高等教育出版社)。
工程應用 主要應用于高頻變壓器、磁共振成像(MRI)梯度線圈、粒子加速器等場景。環形結構能有效提升能量傳輸效率達30-50%,優于傳統線性結構(來源:IEEE Transactions on Magnetics期刊)。
參數特性 關鍵參數包括電感量計算公式: $$ L = frac{mu N A}{2pi r} $$ 其中A為磁芯截面積,該公式量化了環形結構對電感值的倍增效應(來源:美國物理教師協會《電磁學實驗指南》)。
環形螺線管(Ring Solenoid)是一種特殊結構的電磁裝置,其核心特征和含義可結合以下要點理解:
基本構成
環形螺線管由導線緊密繞制成閉合環狀結構,通常橫截面為圓形或近似圓形(如網頁和所述)。其平均半徑遠大于橫截面半徑(即滿足條件 ( b gg a )),形成類似“甜甜圈”的幾何形狀。
與普通螺線管的區别
普通螺線管多為直管狀,而環形螺線管因閉合環形結構,磁場線在内部形成閉環,減少了外部磁場洩漏(如網頁提到“中部可近似看成勻強磁場”)。
磁場分布
當電流通過時,環形螺線管内部産生均勻磁場,且磁場強度與匝數 ( N ) 和電流 ( I ) 成正比,公式為:
$$
B = frac{mu_0 N I}{2pi b}
$$
其中 ( mu_0 ) 為真空磁導率,( b ) 為環形平均半徑()。
自感公式
其自感系數 ( L ) 可通過幾何參數計算:
$$
L = mu_0 N a / 2b
$$
這一公式適用于 ( b gg a ) 的情況。
電磁元件
作為電感器或電磁鐵,用于需要均勻磁場的實驗裝置(如網頁提到“物理實驗的正确操作需要均勻磁場”)。
工程設備
在機電轉換裝置中用于控制直線運動,例如電磁閥或繼電器(和)。
如需進一步了解技術參數或具體應用案例,可查閱電磁學教材或工程手冊。
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