솔레노이드 자기장 계산기
자속 밀도, 자기장 세기, 자기장 에너지 밀도를 계산합니다.
솔레노이드 자기장 안내
전류가 흐르는 솔레노이드는 축을 따라 집중된 자기장을 만듭니다. 이상적인 긴 솔레노이드에서 앙페르 법칙은 자기장 세기H = NI/l을 줍니다. N은 총 권선 수, I는 암페어 단위 전류, l은 미터 단위 권선 길이입니다. H는 미터당 암페어로 측정하며 코어의 반응과 독립적으로 권선이 만드는 자화 작용을 나타냅니다. 자속 밀도는 재료의 반응을 포함합니다. B = μ₀μᵣH로 계산하며 μ₀는 진공 투자율, μᵣ는 상대 투자율입니다. 결과 단위는 테슬라입니다. 공기와 진공의 상대 투자율은1에 가깝습니다. 강자성 코어는 훨씬 큰 투자율을 가질 수 있어 같은 암페어턴에서 더 높은 자속 밀도를 만듭니다. 계산기는u = B²/(2μ₀μᵣ)로 이상적인 자기 에너지 밀도도 계산하며 단위는 세제곱미터당 줄입니다. 이상적인 모델에서 전류나 권선 수가 증가하면H와B가 선형으로 증가합니다. 권선 수를 유지하며 코일 길이를 늘리면 권선이 넓게 분포해 자기장이 약해집니다. 인덕턴스 계산과 달리 이상적인 내부 자기장에는 솔레노이드 지름이 필요하지 않습니다. 앙페르 법칙이 단위 길이당 권선 수에 의존하기 때문입니다. 총 자속, 인덕턴스, 힘 또는 유한 길이 보정에서는 지름이 중요합니다. 실제 장치는 이 단순 모델과 다릅니다. 코일 끝에서는 자기장이 약해지고 퍼지며, 자기 회로에는 공극이 있을 수 있고, 코어 투자율은 주파수·온도·자속 수준에 따라 변합니다. 코어가 포화되면 전류를 늘려도 자속은 조금만 증가하고 발열은 크게 늘어납니다. 따라서 이 계산기는 수업 문제, 전자석 초기 설계, 권선 선택 비교에 가장 유용합니다. 안전이 중요하거나 고출력인 설계는 코어 제조사의B-H 곡선, 권선 온도 한계, 실측 자기장 자료와 비교하세요. 선택한 전선이 과도한 온도 상승 없이 예정된 전류를 안전하게 흘릴 수 있는지 반드시 확인하세요.
자기장 계산 예시
| 입력값 | 결과 | 용도 |
|---|---|---|
| 2 A, 500회 권선, 0.10 m, μᵣ 1 | B 12.57 mT; H 10,000 A/m | 공심 코일 |
| 0.5 A, 200회 권선, 0.05 m, μᵣ 1 | B 2.513 mT; H 2,000 A/m | 소형 시험 코일 |
| 1 A, 1000회 권선, 0.20 m, μᵣ 100 | B 0.6283 T; H 5,000 A/m | 이상화한 코어 |
솔레노이드 자기장 계산법
- 권선에 흐르는 정상 전류를 입력하세요.
- 총 권선 수와 미터 단위 권선 길이를 입력하세요.
- 공기에는1을 쓰거나 코어의 유효 상대 투자율을 입력하세요.
- 계산을 선택하고 자속 밀도, 자기장 세기, 에너지 밀도를 비교하세요.
자주 묻는 질문
B와H의 차이는 무엇인가요?
H는 전류와 권선 구조가 만드는 자기장 세기입니다. B는 자속 밀도이며 재료의 투자율도 반영합니다.
지름이 필요 없는 이유는 무엇인가요?
이상적인 긴 솔레노이드의 자기장은 단면적보다 단위 길이당 권선 수에 의존합니다. 지름은 자속, 인덕턴스, 유한 코일 보정에 중요합니다.
공심에는 어떤 값을 쓰나요?
공기나 진공에는 상대 투자율1을 사용하세요. 대부분의 비자성 지지대도 이 근사에서1로 볼 만큼 가깝습니다.
자기 포화를 반영하나요?
아니요. 상대 투자율을 상수로 취급합니다. 실제 강자성 코어는 포화에 가까워질수록 유효 투자율이 낮아집니다.
자기장이 어디서나 균일한가요?
이상적인 자기장은 긴 솔레노이드 중심 부근에서 대략 균일합니다. 양 끝 부근에서는 약해지고 바깥으로 휘어집니다.