Campo magnetico toroidale

campo magnetico al centro del toroide

Due dei dispositivi elettromagnetici più comuni e utili sono chiamati solenoidi e toroidi. In una forma o nell’altra, fanno parte di numerosi strumenti, grandi e piccoli. In questa sezione, esaminiamo il campo magnetico tipico di questi dispositivi.

Un lungo filo avvolto a forma di bobina elicoidale è noto come solenoide. I solenoidi sono comunemente usati nella ricerca sperimentale che richiede campi magnetici. Un solenoide è generalmente facile da avvolgere, e vicino al suo centro, il suo campo magnetico è abbastanza uniforme e direttamente proporzionale alla corrente nel filo.

La figura \PageIndex{1} mostra un solenoide costituito da N spire di filo strettamente avvolte su una lunghezza L. Una corrente I scorre lungo il filo del solenoide. Il numero di spire per unità di lunghezza è N/L; quindi, il numero di spire in una lunghezza infinitesima dy sono (N/L)dy spire. Questo produce una corrente

Calcoliamo prima il campo magnetico nel punto P della figura \(\PageIndex{1}\). Questo punto è sull’asse centrale del solenoide. Fondamentalmente stiamo tagliando il solenoide in fette sottili di spessore dy e trattando ciascuna come un anello di corrente. Così, dI è la corrente attraverso ogni fetta. Il campo magnetico \(d\vec{B}) dovuto alla corrente dI in dy può essere trovato con l’aiuto dell’equazione 12.5.3 e dell’equazione \ref{12.24}:

come creare un campo toroidale

Obiettivi. I campi magnetici giocano un ruolo importante durante la formazione e l’evoluzione delle stelle. Di particolare interesse nell’evoluzione stellare è l’effetto che hanno sul trasporto del momento angolare e sul mescolamento degli elementi chimici lungo la direzione radiale nelle regioni radiative. Le teorie attuali suggeriscono un ciclo di dinamo come meccanismo responsabile del mantenimento del campo magnetico nella zona radiativa. Questo ciclo consiste nella rotazione differenziale da un lato e nell’instabilità magnetoidrodinamica (MHD) – la cosiddetta instabilità Tayler – dall’altro. Tuttavia, come questo possa funzionare quantitativamente è ancora una questione irrisolta, in gran parte perché non comprendiamo ancora tutte le proprietà dell’instabilità in questione. In questo articolo esploriamo alcune proprietà dell’instabilità di Tayler.

Metodi. Presentiamo simulazioni MHD 3D di configurazioni di campo magnetico puramente toroidale e misto poloidale-toroidale per studiare il comportamento dell’instabilità di Tayler. Per la prima volta si tiene conto dell’azione simultanea della rotazione e della diffusione magnetica e si includono gli effetti di un campo poloidale sull’evoluzione dinamica dei campi magnetici toroidali instabili.

matematica toroidale…

Induttori e trasformatori toroidali sono induttori e trasformatori che utilizzano nuclei magnetici con una forma toroidale (anello o ciambella). Sono componenti elettronici passivi, costituiti da un nucleo magnetico circolare a forma di anello o di ciambella di materiale ferromagnetico come il ferro laminato, la polvere di ferro o la ferrite, attorno al quale è avvolto il filo.

Anche se in passato gli induttori e i trasformatori a nucleo chiuso usavano spesso nuclei di forma quadrata, l’uso di nuclei di forma toroidale è aumentato notevolmente a causa delle loro prestazioni elettriche superiori. Il vantaggio della forma toroidale è che, grazie alla sua simmetria, la quantità di flusso magnetico che sfugge all’esterno del nucleo (flusso di perdita) è bassa, quindi è più efficiente e quindi irradia meno interferenze elettromagnetiche (EMI).

Gli induttori e i trasformatori toroidali sono utilizzati in una vasta gamma di circuiti elettronici: alimentatori, inverter e amplificatori, che a loro volta sono utilizzati nella stragrande maggioranza delle apparecchiature elettriche: TV, radio, computer e sistemi audio.

campo magnetico toroidale solenoide

Dati estesi Fig. 2 Risultati per il modello E con uguale energia iniziale in campi magnetici toroidali e poloidali.Pannello A: temperatura superficiale, Ts, mappe ottenute in 3D simulazioni magneto-termiche. Mostriamo NS con iniziale dipolare poloidale campo magnetico B0 = 1 × 1014 G all’età 10 kyr. Pannelli B, C, D: le curve di luce morbida a raggi X previste per questa mappa termica a 10 kyr. Il pannello B mostra k = 30∘ il pannello C mostra k = 60∘ e il pannello D mostra k = 90∘. Le linee nere tratteggiate corrispondono a i = 30∘, le linee blu piene corrispondono a i = 60∘ e le linee rosse tratteggiate corrispondono a i = 90∘.

I pannelli A, B, C sono per il modello C, i pannelli D, E, F sono per il modello D. I pannelli A e D mostrano k = 30∘, i pannelli B ed E mostrano k = 60∘ e i pannelli C e F mostrano k = 90∘. Le linee nere tratteggiate corrispondono a i = 30∘, le linee blu piene corrispondono a i = 60∘ e le linee rosse tratteggiate corrispondono a i = 90∘.

Dati estesi Fig. 4 Set di dati analizzati. Le modalità dello strumento sono le seguenti: CC è la modalità Continuous Clocking (2.85 msec risoluzione temporale), TE è l’esposizione temporizzata (3.2 sec risoluzione temporale), PN ha risoluzione temporale 73.4 msec in modalità full frame e MOS ha risoluzione temporale di 2.6 sec in modalità full frame.Extended Data Fig. 5 Folded soft X-ray light-curve (300-2000 eV) per magnetars.A panel: PSR J1119-6127, pannello B CXOU J164710.0-455216. Le linee blu tratteggiate mostrano le osservazioni, e la curva di luce teorica per l’orientamento più favorevole è mostrata con linee solide nere. Le barre di errore rosse sono intervalli di confidenza 1σ.