螺線管（Solenoid）

螺線管（Solenoid）
台中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

所謂的螺線管，指的是由一質地均勻的金屬導線，所纏繞而成的金屬線圈，若現在有一電流通過，螺線管便會產生磁場，如下圖

若流入平面的導線中間有一點 $$P$$，根據安培右手定則，$$P$$ 點左邊的導線會給予 $$P$$ 點向下的磁場，而 $$P$$ 點右邊的導線則會給予向上的磁場，大小相等但方向相反，彼此互相抵消，最後的結果，便如圖所示，我們可以根據安培右手定則知道內部磁場的方向，四指彎曲指向電流方向，此時大拇指所指的就是內部磁場的方向。若此螺線管纏繞的非常均勻、緊密，且長度遠大於口徑，則內部的磁場便可視為均勻分布。

根據安培定律計算的結果(對一封閉曲線磁場的環場積，其計算結果只和此封閉範圍內通過的總電流有關)，我們知道，理想螺線管內部所產生的磁場大小為:

$$\displaystyle B=\mu_0nI=\mu_0\frac{N}{L}I$$

（其中 $$n$$ 為單位長度內的線圈匝數、$$N$$ 為總線圈匝數、$$L$$ 為螺線管總長度、$$I$$ 為電流）

若將軟鐵芯插入螺線管，因為軟鐵芯為鐵磁性物質，進入磁場中會被磁化，因此磁場會增加。因為通電會產生磁場，因此，通電的螺線管也是電磁鐵的一種，若要加大磁場可藉由增加單位線圈的密度、電流強度及插入鐵磁性物質，因此，我們可以根據自己的需求來操縱磁場，非常方便。

其他應用像是電流天平，因為螺線管可產生均勻的磁場，我們將一載有電流的矩形導線插入螺線管中，此時導線便會受到一磁力的影響產生偏轉，在矩形導線的另一端我們可以掛一個重物，用以給予一個反向的力，藉由調整導線的電流大小或改變磁場大小來得到淨力矩平衡，再根據電流的讀數便可推算出重物的質量了。

參考資料:
http://en.wikipedia.org/wiki/Solenoid