Magnetno polje v ravni dolgi tuljavi. Ravno tuljavo oblikuje N enakih spiralnih zavojev žice na valju; dolžina in srednji premer spirale sta l in d (slika 19).[1]


Slika 19.
Enakomerno spiralno navitje na valju tvori ravno tuljavo.

 Navitje takšne tuljave je po potrebi večslojno, s čimer se ustrezno poveča število ovojev na dani dolžini, poveča pa se tudi produkt NI, ki je odločilen za gostoto magnetnega polja. Poseben primer tuljave je ravna dolga tuljava; o njej govorimo, če je d << l. Pri dolgi tuljavi je magnetno polje v zunanjosti navitja v poprečju mnogo šibkejše od tistega v notranjosti. V osrednjem delu valja je vektor gostote magnetnega pretoka B usmerjen vzdolž osi Z in ima tam skoraj konstantno vrednost, ki jo določa komponenta[2]

 

Z uporabo Biot-Savartovega zakona se da dobiti točno formulo, ki pa velja le za točke v osi tuljave in se glasi:

 

Kota a1 in a2, določa geometrija tuljave in lega točke T v osi (slika 20).


Slika 20.
Kota α1 in α2 sta opredeljena s točko T in legama krajnih ovojev ravne tuljave.

Izkoristimo priliko in formulo uporabimo pri ravni in dolgi tuljavi. Če nas zanima magnetno polje nekje v sredini tuljave, kjer je najmočnejše, je kot a1 skoraj 0 °, kot a2 pa skoraj 180 °. Razlika kosinusov kotov je približno 2, kar dá že znano formulo: Bz @ m0NI / l. Iz predhodne enačbe tudi ni težko videti, da je magnetno polje ob konceh dolge tuljave le še polovica tiste v sredini. V točkah izven tuljave je gostota polja že občutno manjša.

 

Za boljšo predstavo magnetnega polja toka v ravni tuljavi navajamo sliko gostotnic, ki izhaja iz stroge uporabe Biot-Savartovega zakona (slika 21).


Slika 21.
Slika gostotnic magnetnega polja toka skozi navitje ravne tuljave.

V sredini tuljave so gostotnice skoraj vzporedne črte (homogeno polje), ob konceh pa se redčijo, kar velja še toliko bolj v zunanjosti tuljave.

 

Zgled 6. Ravna tuljava naj ima 125 dotikajočih zavojev izolirane žice debeline 0,8 mm na tulcu premera 2 cm. Izračunajmo magnetno polje v sredini in na konceh tuljave, če je tok skozi žico 200 mA! Þ Dolžina tuljave je 125×0,8 mm = 100 mm. Izračunajmo gostoto magnetnega pretoka v sredini tuljave s približno formulo:

Nadaljujmo s točno formulo: izračunamo oba kosinusa

nadalje pa še

Točen rezultat je za dva odstotka manjši od približnega. Izračunajmo gostoto polja še ob koncu tuljave. Ob desnem koncu tuljave sta kosinusa takšnale:

Gostota polja ob desnem (in enako tudi ob levem) ustju tuljave je

kar je približno polovica gostote v sredini tuljave. 


 

[1] Če je valjasto jedro tuljave iz magnetne snovi, govorimo o ravni tuljavi z magnetnim jedrom.

[2] Kako bi kratek izraz, ki je zelo podoben formuli za polje v toroidni tuljavi, za silo razumeli? Če bi gibek toroidni tuljavnik med koncema navitja prerezali in raztegnili, bi njegov srednji obseg postal dolžina ravne tuljave. Lastnost, da je magnetno polje le med ovoji, bi sicer zbledela, gostota polja v njej pa se skoraj ne bi spremenila (zato v enačbi tudi stoji znak »@«).