Wartość indukcji magnetycznej w następujący sposób zależy od natężenia prądu i od gęstości nawinięcia zwojów: $B={\mu }_{0}I\cdot \frac{N}{l}$.

Bezpośrednią przyczyną nałożenia na siebie dwóch uzwojeń jest konieczność uzyskania silniejszego pola magnetycznego w tym elektromagnesie. Wartość indukcji magnetycznej jest mniej więcej dwukrotnie większa niż przy pojedynczym uzwojeniu. Gruby przewód umożliwia zastosowanie prądu o dużym natężeniu, co też jest bardzo ważne, ale z kolei daje to małą gęstość zwojów na jednostkę długości. Wobec tego zastosowanie podwójnego uzwojenia jest dobrym rozwiązaniem.

Wartość indukcji magnetycznej pola wytworzonego wewnątrz cienkiej i długiej zwojnicy o ciasno nawiniętych zwojach zależy w następujący sposób od parametrów zwojnicy: $B={\mu }_0{\mu }_{r}I\cdot \frac{N}{L}$, gdzie ${\mu }_0$ jest stałą przenikalności magnetycznej próżni, ${\mu }_r$ to względna przenikalność magnetyczna, $I$ – natężenie prądu w zwojnicy, $N$ – liczba jej zwojów, $L$ – długość zwojnicy.

Tak duże natężenie prądu spowodowałoby natychmiastowe spalenie przewodów, tym bardziej, że są cienkie. Ich średnica wynosi 0,5 mm. Przy ciasnym nawinięciu zwojów średnica drutu $d=\frac{L}{N}$.

Który biegun elektromagnesu (N czy S) powinien znaleźć się bliżej igły magnetycznej?

Narysuj kształt linii pola magnetycznego wytworzonego przez toroid.

Elektromagnes musi wytwarzać pole magnetyczne na zewnątrz uzwojenia. To jest właściwość niezbędna do działania elektromagnesu w różnych urządzeniach. W zwojnicy toroidalnej pole magnetyczne jest praktycznie zamknięte wewnątrz uzwojenia i nie wychodzi do przestrzeni zewnętrznej.

Rjjs4fnPOpqX4

Rysunek przedstawia przekrój poprzeczny toroidu. Zwoje przedstawione są jako małe kółeczka, leżące na dwóch współśrodkowych okręgach. Kółeczka wskazują punkty, w których zwoje przebijają płaszczyznę rysunku. Kółeczka leżące na zewnętrznym okręgu mają w środku kropkę, co symbolizuje kierunek prądu do nas, kółeczka leżące na wewnętrznym okręgu mają w środku krzyżyk, co symbolizuje kierunek prądu od nas. Linie pola magnetycznego, wektor wielkie B, są współśrodkowymi okręgami leżącymi wewnątrz toroidu i skierowanymi zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara.

Pole magnetyczne uzwojenia powinno wzmacniać pole tego ramienia magnesu, na które to uzwojenie jest nawinięte.

Skoro lewa część podkowy przy wyjściu z uzwojenia ma biegun S, to prawa część powinna mieć biegun N. Tak, żeby linie pola na zewnątrz elektromagnesu, tak jak dla magnesu podkowiastego, szły od N do S dając pole prawie jednorodne.

RroAnJIXkerui

Na rysunku znajduje się magnes podkowiasty ustawiony biegunami do dołu. Z lewej strony jest biegun wielkie S (w kolorze czerwonym), z prawej biegun wielkie N (w kolorze niebieskim). Na ramiona magnesu nawinięto jeden przewód, którego końce podłączone są do baterii, znajdującej się u dołu rysunku. Na obu ramionach magnesu przewód utworzył zwojnice. Przewód biegnie od prawego, ujemnego bieguna baterii w górę do prawego ramienia magnesu i jest na nim nawinięty zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara, gdy patrzymy na magnes od dołu. Kierunek prądu w tej zwojnicy pokazują strzałki skierowane przeciwnie do kierunku ruchu wskazówek zegara. W górnej części magnesu przewód jest poprowadzony do lewego ramienia i dalej jest na nim nawinięty przeciwnie do kierunku ruchu wskazówek zegara, gdy patrzymy na magnes od dołu. Kierunek prądu w tej zwojnicy pokazują strzałki skierowane zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara. Koniec przewodu połączony jest z lewym, dodatnim biegunem baterii.

Wartość indukcji magnetycznej pola wytworzonego wewnątrz cienkiej i długiej zwojnicy o ciasno nawiniętych zwojach zależy w następujący sposób od parametrów zwojnicy: $B={\mu }_0{\mu }_{r}I\cdot \frac{N}{L}$, gdzie ${\mu }_0$ jest stałą przenikalności magnetycznej próżni, ${\mu }_r$ jest tzw. względną przenikalnością magnetyczną, $I$ – natężeniem prądu w zwojnicy, $N$ – liczbą jej zwojów, $L$ – długością zwojnicy.

Długość zwojnicy przy ciasno nawiniętych zwojach można wyrazić jako iloczyn $d$·$N$, gdzie $d$ jest średnicą drutu, z jakiego wykonano uzwojenie. Wobec tego

Podstawiając dane liczbowe otrzymujemy: