Якщо дріт представляє не пряму, а якусь лінію в площині або просторі, то характер поля її взагалі буде іншою, що залежить від форми дроту. Так, якщо дріт зігнута в плоске кільце, то розташування ліній сил буде таке, яке показано в одній з діаметральні площин кільця відповідно з малюнком 2.2. br/>В
Малюнок 2.2 - Розміщення ліній сил для дроту, зігнутою в кільце
Сила поля в небудь точці на осі кільця, радіусом в R см, віддаленої на а см від площини кільця, дорівнює
(2.2)
Якщо дріт навита спірально навколо кругового циліндра (соленоїд), то поле всередині її складається з пучка майже паралельних і рівномірно густо розташованих ліній сил, що розходяться по мірі наближення до кінця соленоїда і охоплюють його зі усіх боків; лінії сил в одній з площин перетину соленоїда, що проходить через його вісь розташовуються відповідно з малюнком 2.3.
В
Малюнок 2.3 - Лінії сил в площині перерізу, що проходить через вісь соленоїда
Чим ближче розташовані один до одного окремі витки соленоїда, чим більше число витків припадає на одиницю довжини соленоїда і чим більше довжина соленоїда, тим більше паралельні за напрямком і рівномірно по густоті розподілу лінії сил всередині соленоїда, тобто тим однорідніше до силі та напрямку буде магнітне поле всередині соленоїда.
Якщо на такому соленоїді довжини L см розташоване N витків дроту, по яких проходить струм силою в J ампер, то число ліній сил на майданчик в 1 квадратний сантиметр, розташовану перпендикулярно до ліній сил всередині соленоїда, або сила поля всередині соленоїда, може бути виражена формулою
(2.3)
Якщо соленоїд щонайменше в 6 разів довше діаметра складових його витків, то наведена формула (2.3) дає з точністю до 1% силу поля тієї частини всередині соленоїда, яка відстоїть щонайменше на 2 діаметра від кінців соленоїда.
Напрямок ліній сил, які пронизують соленоїд, може бути визначено по вище наведеним правилом для прямолінійного провідника, але ще простіше за нижче наступним правилом: якщо ми будемо дивитись на кінець соленоїда, і струм буде кружляти по витків його до напрямку руху годинникової стрілки, те лінії сил всередині соленоїда будуть спрямовані від нас всередину соленоїда; якщо струм йде по витків проти напрямку годинникової стрілки, то лінії сил йдуть зсередини соленоїда до нас. Кількість ліній сил, які пронизують соленоїд, або магнітний потік Ф, що пронизує його, дорівнює:
(2.4)
де H - сила поля всередині соленоїда (число ліній сил на 1 см 2 );
S - перетин соленоїда в см 2 .
За характером зовнішнього поля, створюваного ним, соленоїд якісно і кількісно абсолютно подібний магніту відповідно з малюнком 2.4, з якого виходить Ф ліній сил, тобто на полюсах якого знаходиться Ф/4 ПЂ одиниць кількості магнетизму.
В
Малюнок 2.4 - Лінії сил постійного магніту
За аналогією з магнітом той кінець соленоїда, з якого виходять лінії сил, можна назвати північним полюсом соленоїда, а той кінець, до якого входять лінії сил, - південним полюсом. І в зовнішніх своїх проявах соленоїд, оббігали струмом, абсолютно подібний магніту: будучи підвішений, він встановлюється в магнітному меридіані; різнойменні полюси двох соленоїдів притягуються, однойменні відштовхуються; на залізо, на магнітну стрілку соленоїд діє як магніт.
Таким чином, соленоїд є магнітом, якого магнітні властивості можна по бажанням порушити і знищити і внутрішнє однорідне поле якого нам доступно. Такий соленоїд-магніт не може, однак, навіть у виняткових умовах зрівнятися за силою навіть із самими звичайними сталевими магнітами.
Дійсно, якщо ми припустимо навіть, що на 1 см довжини соленоїда доводиться, наприклад, 20 обертів (N/L = 20) і що J = 10 ампер, то H дорівнюватиме (2.3) всього лише близько 250, між тим як сталеві магніти середньої сили дають магнітний потік, відповідний H, рівному близько 1000.
Магнітний потік, що дається соленоидом, можна значно збільшити, якщо заповнити простір усередині його сильно магнітним речовиною - залізом, сталлю, чавуном. Такий соленоїд із залізним стрижнем (осердям) всередині його представляє електромагніт в Згідно з малюнком 2.5; йому можна надати найрізноманітніші форми, з яких дві основні - стрижневий електромагніт і підковоподібний електромагніт.
В
Малюнок 2.5 - Положення полюсів електромагніта
Положення полюсів у електромагніту визначається по тому ж самому правилом, як і у соленоїда: якщо дивитися на полюс, і струм тече навколо нього по направлено руху годинникової стрілки відповідно з малюнком 2.5, то це - полюс південний, якщо проти руху годинникової стрілки, то це - полюс північний. Магнітний потік, що виходить з електромагніта, може бути зроблений надзвичайно великим; в деяких практично досягнутих випадках з 1 см 2 площині полюса виходило до 40000 ліній сил (а...
