Campo magnetico di 0.02 Tesla

[Hotz]

Buonasera a tutti. Quando sono assalito da dubbi su argomenti di elettrotrecnica siete sempre il mio primo riferimento
Sto conducendo un esperimento universitario sullo scambio termico di nanofluidi magnetici.
Dovrei generare un campo magnetico di circa 0.02 Tesla internamente alla sezione di un tubo di 1.2 cm di diametro.
Avevo pensato di realizzare un elettromagnete da installare intorno al tubo in modo che le linee di campo magnetico corressero parallele alle linee medie di flusso.

Tuttavia sto riscontrando alcune difficoltà nel dimensionamento...
Come è noto, il campo magnetico all'interno di un solenoide è circa costante è vale nel vuoto Bo = muo * NI / L
Il problema è allora tutto qui.
Se aumento la corrente, devo aumentare anche la sezione del filo e inevitabilmente la densità di spire N/L decresce, in quanto il solenoide deve essere contenuto al massimo in una lunghezza L di 10 cm.
Tuttavia, aumentando il numero di spire N, rischio di creare un solenoide tozzo, il cui campo magnetico non è (suppongo) più prevedibile all'interno della sezione del tubo.

Siccome siete tutti eccellenti elettrotecnici, avete qualche consiglio su come realizzare campi magnetici intensi?

Aumentare la corrente o le spire?

Grazie a tutti per la disponibilità!

[EcoTan]

nanofluidi magnetici

Se il campo si intende nella zona occupata dal fluido, devi metterne in conto la permeabilità relativa (non so quanto possa essere).

[Hotz]

Per fortuna la misura del campo deve essere presa nel vuoto. Quindi è molto simile al valore che assume nell'aria...

[dimaios]

Che valore di corrente hai calcolato per ottenere il campo ?
E' un campo generato da una corrente continua o alternata ?
Se alternata specifica la frequenza.

Se la "fettina" di tubo dove vuoi mantenere il flusso costante non è troppo grande puoi anche utilizzare le bobine dei Helmoltz ma prima vediamo con il solenoide classico.

[Hotz]

Dunque, inizialmente avevo pensato di utilizzare 10 Ampere, che con un avvolgimento di 100 spire in dieci centimetri è molto vicino a soddisfare il requisito (ottengo 0.012 Tesla)
Poi però ho optato per una soluzione a bassa corrente.
Pensavo a 1000 spire e 1 Ampere... Purtroppo nei miei appunti di impianti elettrici industriali, il metodo della massima temperatura è usato solo per conduttori rettilinei. Nessun cenno agli avvolgimenti. Potrei verificare empiricamente se la temperatura sia sostenibile, ma volevo comunque confrontarmi con chi ne sa più di me. Le cose si fanno con umiltà!

[EcoTan]

Se aumento la corrente, devo aumentare anche la sezione del filo e inevitabilmente la densità di spire N/L decresce

Quella che produce il campo è la densità di amperspire Ni/L, la quale a parità di ingombro dell'avvolgimento (sia in senso assiale che radiale) e di densità di corrente nel filo, non varia.

[dimaios]

Cerchiamo di fare il punto della situazione.
Lo schema è quello in figura:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Ti invito nuovamente a rispondere alle domande che ti avevo posto all'inizio, non sono facolative ma fondamentali se vuoi che ti aiutiamo a risolvere il problema.

Intendi generare il campo in continua o in alternata ?
A che frequenza ( se trattasi di campo in alternata )?
Quanto grande è la regione indicata con ?

[Hotz]

Al solito, grazie mille per la cortesia!

Rispondo immediatamente alle tue domande:

Gli esperimenti dovranno essere condotti sia in corrente continua che in corrente alternata.
In corrente alternata è necessario che il valore richiesto del campo magnetico (0.02Tesla) sia quello massimo.
La regione è bene che fosse la più vasta possibile, tuttavia non abbiamo restrizioni in tal senso!

[dimaios]

Se c'è una cosa che mi fa arrabbiare è quando nel forum chi interviene per aiutare pone una domanda alla quale non corrisponde una risposta completa.
Se ti chiedo a che frequenza deve funzionare il dispositivo ci sarà un motivo non credi ?

A questo punto ti dico cosa farei e poi i calcoli li lascio a te:

Configurazione con bobine di Helmoltz.


Teoria per i calcoli. Link.

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

[Hotz]

Se c'è una cosa che mi fa arrabbiare è quando nel forum chi interviene per aiutare pone una domanda alla quale non corrisponde una risposta completa.
Se ti chiedo a che frequenza deve funzionare il dispositivo ci sarà un motivo non credi ?

Chiedo scusa, ho dimenticato di specificarlo. Frequenza di rete, comunque :)