Solenoide

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Rappresentazione di un solenoide

Un solenoide è una bobina di forma cilindrica formata da una serie di spire circolari molto vicine fra loro e realizzate con un unico filo di materiale conduttore. Il solenoide è uno strumento solitamente usato come induttore per lo studio e le applicazioni dell'elettromagnetismo. Un'applicazione del solenoide che si è diffusa in tutti i centri di fisioterapia è la magnetoterapia a bassa frequenza.

Facendo passare una corrente elettrica di intensità $I$ nel filo, si viene a creare un campo magnetico, sia dentro sia fuori del solenoide, direttamente proporzionale al numero totale delle spire, all'intensità di corrente , ed inversamente proporzionale alla lunghezza del solenoide. Nel caso di un solenoide di questo tipo, posto in un mezzo, il modulo del vettore induzione magnetica $\vec B$ risulta essere:

$B=\mu \cdot \frac {N}{\ell } \cdot I$

Dove N è il numero totale delle spire, μ la permeabilità magnetica del mezzo e $\ell$ lunghezza del solenoide.

Se il solenoide è posto nel vuoto la permeabilità magnetica $μ$ del mezzo va sostituita con quella del vuoto $μ 0$ .

Se il solenoide è molto lungo rispetto al diametro delle spire, il campo magnetico che si crea all'interno è parallelo all'asse del solenoide. La direzione del vettore induzione magnetica $\vec B$ è quella dell'asse mentre il suo verso è quello di una vite che ruota in senso orario (vite destrorsa) mentre viene avvitata nel verso della corrente I.

Il flusso magnetico in un solenoide è calcolato come $\Phi = N \cdot B \cdot S$ dove S è la sezione del solenoide.

[modifica] Coefficiente di autoinduzione

Definito il valore del flusso magnetico come NBS e sostituendo B si ottiene
$\Phi = \mu \cdot \frac {N^2 \cdot S} {\ell} \cdot I$ e, essendo il coefficiente di autoinduzione definito come $L = \frac {\Phi} {I}$ ne consegue che per il solenoide esso è così calcolato:

$L=\mu \cdot \frac {N^2 \cdot S}{\ell}$

La sua unità di misura nel SI è l'Henry.

[modifica] Energia Magnetica

L'energia magnetica $U$ vale

$U=\frac{1}{2}\cdot L \cdot i^2$

Il campo magnetico prodotto dal solenoide è presente solamente all'interno di esso. Non esiste campo magnetico esterno. La sua unità di misura nel SI è il Joule.

[modifica] Nella cultura popolare

Nel film Scary Movie 4 il protagonista afferma che i solenoidi portano fortuna, e ne regala uno alla protagonista femminile. Più tardi lei lo utilizzerà per mettere K.O. un individuo molesto. Probabilmente è una presa in giro del film La guerra dei mondi (2005), in cui il protagonista capisce al volo che per riparare le automobili fuoriuso a causa degli alieni bisogna cambiare il solenoide.

Nell'anime Neon Genesis Evangelion la teoria del Super-Solenoide è alla base della ricerca condotta dal team Katsuragi in Antartide.