Was ist eine Toroidspule?

Ein Solenoid ist ein Elektromagnet, der aus einem stromführenden Draht besteht. Elektromagnete haben Magnetfelder, die aus Strömen erzeugt werden. Der Draht eines Solenoids wird oft zu einer spiralförmigen Spule geformt, und oft wird ein Stück Metall, wie beispielsweise Eisen, hineingesteckt. Wenn ein Solenoid in die Form eines Kreises oder Donuts gebogen wird, wird es als Toroid bezeichnet.

Ein Toroid hat in sich ein Magnetfeld, das eine Reihe konzentrischer Kreise bildet. Außerhalb davon ist das Feld null. Die Stärke dieses Magnetfelds hängt von der Anzahl der Spulen ab, die der Toroid an seinem Körper hat. Das Feld ist nicht gleichförmig, da das Feld in der Nähe des inneren Teils des Rings stärker ist als in der Nähe des äußeren Teils. Das heißt, wenn r der Radius des Transformators ist, nimmt das Magnetfeld ab, wenn r größer wird.

Toroide sind wertvoll, weil sie wie alle Magnetspulen Induktoren sind. Induktoren können in nahegelegenen Spulen Ströme induzieren oder verursachen. Sie wurden im August 1831 vom englischen Physiker Michael Faraday erfunden. Es war Faraday, der entdeckte, dass ein sich änderndes Magnetfeld in einem nahe gelegenen Draht eine Spannung induzieren kann, und dies wird als Faradaysches Induktionsgesetz bezeichnet. Toroide haben auch eine sogenannte Selbstinduktivität, eine Art Widerstand. Der Toroid widersteht oder bekämpft Veränderungen seines eigenen Stroms, sei es, um ihn größer oder kleiner zu machen. Die Stärke der Selbstinduktivität hängt von der Anzahl der Spulen des Toroids und der Wechselstromquelle ab.

Transformatoren bestehen aus einem Paar von Magnetspulen, die um einen Metallkern gewickelt sind, der normalerweise ein Ferrit ist. Ringkerntransformatoren sind zwei Spulen, die um ein Metall wie Ferrit oder Siliziumstahl gewickelt sind, das die Form eines Donuts hat. Die Spulen werden entweder in verschiedenen Bereichen gewickelt oder übereinander gelegt. Sie werden bevorzugt für HF- oder Hochfrequenztransformatoren verwendet, wo sie verwendet werden, um Spannungen von Stromquellen zu erhöhen oder zu verringern und verschiedene Teile in einem Stromkreis zu isolieren. HF-Übertrager werden auch zur Impedanzanpassung verwendet, das heißt, sie helfen dabei, Eingangs- und Ausgangsteile verschiedener Schaltungen zu verbinden.

Toroide haben gegenüber normalen Solenoiden einige Nachteile. Sie sind schwerer zu wickeln und auch zu stimmen. Sie erzeugen jedoch die benötigten Induktivitäten effizienter. Bei gleicher Induktivität wie bei einem normalen Solenoid benötigt ein Toroid weniger Windungen und kann kleiner gemacht werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass, da das Magnetfeld auf das Innere beschränkt ist, Ringkerne und Ringkerne Transformatoren können in der Nähe anderer elektronischer Komponenten platziert werden, ohne sich um ungewollte induktive Interaktionen.

Toroide werden in Telekommunikation, medizinischen Geräten, Musikinstrumenten, Verstärkern, Vorschaltgeräten und mehr verwendet. Ein Tokamak ist ein Kernfusionsgerät, das ein Magnetfeld verwendet, um Plasma einzuschließen. Ein Plasma ist ein Gas, das freie Elektronen und Ionen enthält und nur bei hohen Temperaturen auftritt. Die Einschließung des Plasmas in einem Tokamak erfolgt unter Verwendung eines Toroids.