Какво е тороидна намотка?

Соленоид е електромагнит, образуван от проводник, който носи ток. Електромагнитите имат магнитни полета, създадени от токове. Телта на соленоида често се оформя в спирална намотка, а парче метал като желязо често се вкарва вътре. Когато соленоидът е огънат във формата на кръг или поничка, той се нарича тороид.

Тороидът има магнитно поле вътре в себе си, което образува поредица от концентрични кръгове. Извън него полето е нула. Силата на това магнитно поле зависи от броя намотки, които тороидът има върху тялото си. Полето не е еднородно, защото полето е по-силно близо до вътрешната част на пръстена, отколкото е по-близо до външната част. Това означава, че ако r е радиусът на трансформатора, магнитното поле намалява с увеличаването на r.

Тороидите са ценни, тъй като като всички соленоиди, те са индуктори. Индукторите могат да предизвикат или да предизвикат създаване на токове в близките бобини. Те са измислени през август 1831 г. от английския физик Майкъл Фарадей. Фарадей откри, че променящото се магнитно поле може да предизвика напрежение в близкия проводник и това се нарича Закон за индукция на Фарадей. Тороидите имат и това, което е известно като самоиндукция, което е вид съпротивление. Тороидът се съпротивлява или се бори с промени в собствения си ток, независимо дали е да го направи по-голям или по-малък. Силата на самоиндуктивността зависи от броя на намотките на тороида и източника на променлив ток.

Трансформаторите са направени от двойка соленоиди, увити около метална сърцевина, която обикновено е ферит. Тороидалните трансформатори са две намотки, увити около метал, като ферит или силициева стомана, която е с форма на поничка. Намотките са или увити в различни области, или поставени една върху друга. Предпочитат се за RF или радиочестотни трансформатори, където се използват за увеличаване или намаляване на напреженията от източници на енергия и за изолиране на различни части във верига. РЧ трансформаторите също се използват за съвпадение на импеданса, което означава, че те спомагат за свързването на входни и изходни части на различни вериги.

Тороидите имат някои недостатъци пред обикновените соленоиди. Те са по-трудни за вятър, а също и за настройка. Те обаче са по-ефективни при производството на необходимите индуктивности. За същата индуктивност като обикновения соленоид, тороид изисква по-малко завъртания и може да бъде направен по-малък по размер. Друго предимство е, че тъй като магнитното поле е ограничено отвътре, тороиди и тороиди трансформаторите могат да се поставят в близост до други електронни компоненти, без да се притеснявате за нежелана индуктивност взаимодействия.

Тороидите се използват в телекомуникациите, медицинските устройства, музикалните инструменти, усилвателите, баластите и др. Токамакът е устройство за ядрен синтез, което използва магнитно поле за ограничаване на плазмата. Плазмата е газ, който съдържа свободни електрони и йони и се появява само при високи температури. Задържането на плазмата в токамак се извършва с помощта на тороид.