Enrolle los cambios actuales mientras trabaja

Pregunta interesante.

Si está excitando la bobina con CC, y el émbolo está libre y no está en el centro de la bobina, entonces, al empujar el émbolo hacia el tubo, la inductancia de la bobina aumentará, lo que limitará la corriente instantánea. que puede suministrarse a la bobina mediante la fuente de voltaje constante de activación, que limitará la velocidad a la que el émbolo se mueve hacia el centro del campo magnético.

También, debido a la masa del émbolo, a menos que haya amortiguado críticamente su energía contra la fricción entre el émbolo y la identificación del tubo, oscilará por un tiempo antes de que se asiente, más o menos - el punto dulce del campo magnético.

Si ejercitas la bobina con AC, se vuelve más complicado. ¿Quieres ir allí?

Nunca antes he considerado la pregunta, pero aquí están mis pensamientos iniciales al respecto.

Muchas cosas están cambiando a medida que inserta una barra de hierro. Una cosa que ciertamente está cambiando es la longitud del camino magnético, ya que el hierro actúa como un cortocircuito y reduce la longitud del camino magnético efectivo. A medida que eso sucede, la inductancia de su solenoide aumenta (cambia).

Su solenoide comienza como un núcleo de aire, con menor inductancia y un campo magnético que se extiende hacia el espacio a una distancia considerable. Asumiré que la resistencia en el cable (y cualquier resistencia en serie en su fuente de voltaje) se ha vuelto dominante para limitar la corriente al comienzo. Así que el valor de \ $ I \ $ se establece en algún valor para comenzar y hay una cierta energía almacenada en el campo magnético en este momento.

Una vez que el émbolo comienza a insertarse axialmente, los giros de amperio (cada giro contribuye con cierta fuerza y la fuerza de cada combinación) en el campo ejercerá una fuerza sobre él. Como no está preguntando sobre la fuerza, no voy a meterme con esa parte.

La ecuación usual para un inductor se ve así:

$$ V = L \ frac {\ textrm {d} I} {\ textrm {d} t} $$

Pero en este caso sabemos que la inductancia también cambia con el tiempo. Entonces, es más como:

$$ V = L_t \ frac {\ textrm {d} I_t} {\ textrm {d} t} + I_t \ frac {\ textrm {d} L_t} {\ textrm {d} t} $$

que, con \ $ V \ $ constante, se convierte en algo así como:

$$ \ frac {\ textrm {d} L_t} {\ textrm {d} t} I_t + L_t \ frac {\ textrm {d} I_t} {\ textrm {d} t} = V $$

Y, si puede estimar \ $ \ frac {\ textrm {d} L} {\ textrm {d} t} \ $ como una tasa constante, se convierte en una simple eq. de diferencias de primer orden. Pero sí, la corriente variará mientras se está produciendo el movimiento. Pero en última instancia, la condición final de la corriente sigue estando limitada por la misma resistencia de la bobina.

Es importante reconocer que la inductancia de la bobina tiene una energía E = 1 / 2Li ^ 2, pero la fuerza es solo proporcional al Cambio de Energía.

A menos que la velocidad sea grande, la corriente solo se reducirá y aumentará levemente con las oscilaciones de movimiento en el centro y se reducirá a medida que la temperatura del cobre aumenta debido a la corriente excesiva.

La resistencia del devanado es la principal compensación que afecta a la corriente con relación de giros, calibre del cable, factor de llenado y diámetro que afecta la fuerza y, por lo tanto, la velocidad y, por lo tanto, la reducción de la corriente.

Pero cuando se detiene sin ningún cambio en la energía aplicada V * I, no hay fuerza neta cuando no está restringido.

También es importante reconocer que agregar giros de hecho reduce la fuerza debido al aumento en DCR de la corriente en relación con el efecto de aumentar el campo B cuando se opera en un voltaje fijo, lo que puede parecer contrario a la intuición. Por supuesto que la corriente se reduce con más vueltas. Pero reducir los giros es una forma muy ineficiente de aumentar la fuerza cuando se reduce a solo unos pocos giros.