Calculadora de campo magnético de solenoide
Calcule a densidade de fluxo, a intensidade do campo magnético e a densidade de energia.
Sobre campos magnéticos de solenoides
Um solenoide percorrido por corrente produz um campo magnético concentrado ao longo do eixo. Para um solenoide longo ideal, a lei de Ampère fornece H = NI/l, em que N é o total de espiras, I é a corrente em amperes e l é o comprimento do enrolamento em metros. H é medido em amperes por metro e descreve a ação magnetizante do enrolamento independentemente da resposta do núcleo. A densidade de fluxo magnético inclui essa resposta do material. É calculada por B = μ₀μᵣH, em que μ₀ é a permeabilidade do vácuo e μᵣ é a permeabilidade relativa. O resultado é medido em teslas. Ar e vácuo têm permeabilidade relativa próxima de 1. Núcleos ferromagnéticos podem ter permeabilidade muito maior, gerando maior densidade de fluxo para os mesmos ampere-espiras. A calculadora também informa a densidade ideal de energia magnética usando u = B²/(2μ₀μᵣ), em joules por metro cúbico. Aumentar corrente ou espiras eleva H e B linearmente no modelo ideal. Aumentar o comprimento mantendo as espiras distribui o enrolamento e reduz o campo. Ao contrário do cálculo de indutância, o campo interno ideal dispensa o diâmetro do solenoide, pois a lei de Ampère depende das espiras por unidade de comprimento. O diâmetro importa no cálculo de fluxo total, indutância, força ou correções de comprimento finito. Dispositivos reais se afastam desse modelo simples. O campo enfraquece e se espalha nas extremidades, circuitos magnéticos podem ter entreferros e a permeabilidade varia com frequência, temperatura e nível de fluxo. O núcleo pode saturar; depois disso, aumentar a corrente gera pouco fluxo adicional e muito mais calor. Assim, a calculadora é mais útil em exercícios, dimensionamento inicial de eletroímãs e comparação de enrolamentos. Para projetos críticos ou de alta potência, compare o resultado com a curva B-H do fabricante, os limites térmicos do enrolamento e dados de campo medidos. Sempre confira se o fio escolhido suporta a corrente prevista com segurança, sem aquecimento excessivo.
Exemplos de campo magnético
| Entradas | Resultados | Uso |
|---|---|---|
| 2 A, 500 espiras, 0.10 m, μᵣ 1 | B 12.57 mT; H 10,000 A/m | Bobina com núcleo de ar |
| 0.5 A, 200 espiras, 0.05 m, μᵣ 1 | B 2.513 mT; H 2,000 A/m | Bobina de teste compacta |
| 1 A, 1000 espiras, 0.20 m, μᵣ 100 | B 0.6283 T; H 5,000 A/m | Núcleo idealizado |
Como calcular o campo de um solenoide
- Insira a corrente constante que percorre o enrolamento.
- Insira o total de espiras e o comprimento enrolado em metros.
- Use 1 para ar ou insira a permeabilidade efetiva do núcleo.
- Selecione Calcular e compare densidade de fluxo, intensidade do campo e densidade de energia.
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre B e H?
H é a intensidade magnetizante criada pela corrente e pela geometria do enrolamento. B é a densidade de fluxo e também reflete a permeabilidade do material.
Por que o diâmetro não é necessário?
O campo ideal de um solenoide longo depende de espiras por unidade de comprimento, não da área transversal. O diâmetro importa para fluxo, indutância e correções de bobina finita.
Qual valor devo usar para um núcleo de ar?
Use permeabilidade relativa 1 para ar ou vácuo. A maioria dos suportes não magnéticos também é próxima o bastante de 1 para esta aproximação.
A calculadora considera a saturação?
Não. Ela trata a permeabilidade relativa como constante. Núcleos ferromagnéticos reais perdem permeabilidade efetiva ao se aproximarem da saturação.
O campo é uniforme em toda parte?
O campo ideal é aproximadamente uniforme perto do centro de um solenoide longo. Ele diminui e se curva para fora próximo às duas extremidades.