Τι είναι το Toroid Coil;

Ένα σωληνοειδές είναι ένας ηλεκτρομαγνήτης που σχηματίζεται από ένα καλώδιο που μεταφέρει ρεύμα. Οι ηλεκτρομαγνήτες έχουν μαγνητικά πεδία που δημιουργούνται από ρεύματα. Το σύρμα μιας ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας συχνά διαμορφώνεται σε ένα ελικοειδές πηνίο, και ένα κομμάτι μετάλλου όπως το σίδερο εισάγεται συχνά μέσα. Όταν ένα σωληνοειδές κάμπτεται σε σχήμα κύκλου ή ντόνατ, ονομάζεται τοροειδές.

Ένα τοροειδές έχει μαγνητικό πεδίο μέσα του που σχηματίζει μια σειρά ομόκεντρων κύκλων. Εκτός αυτού, το πεδίο είναι μηδέν. Η ισχύς αυτού του μαγνητικού πεδίου εξαρτάται από τον αριθμό των πηνίων που έχει το δακτύλιο στο σώμα του. Το πεδίο δεν είναι ομοιόμορφο, επειδή το πεδίο είναι ισχυρότερο κοντά στο εσωτερικό μέρος του δακτυλίου από ότι είναι πιο κοντά στο εξωτερικό μέρος. Αυτό σημαίνει ότι εάν r είναι η ακτίνα του μετασχηματιστή, το μαγνητικό πεδίο μειώνεται καθώς το r γίνεται μεγαλύτερο.

Τα τοροειδή είναι πολύτιμα επειδή, όπως όλα τα σωληνοειδή, είναι επαγωγείς. Οι επαγωγείς μπορούν να προκαλέσουν ή να προκαλέσουν τη δημιουργία ρευμάτων σε κοντινά πηνία. Εφευρέθηκαν τον Αύγουστο του 1831 από τον Άγγλο φυσικό Michael Faraday. Ήταν ο Faraday που ανακάλυψε ότι ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο μπορεί να προκαλέσει τάση σε ένα κοντινό καλώδιο και αυτό ονομάζεται νόμος επαγωγής του Faraday. Τα τοροειδή έχουν επίσης αυτό που είναι γνωστό ως αυτοεπαγωγή, που είναι ένας τύπος αντίστασης. Το σπειροειδές αντιστέκεται ή καταπολεμά τις αλλαγές στο δικό του ρεύμα, είτε πρόκειται να το κάνει μεγαλύτερο είτε μικρότερο. Η ισχύς της αυτεπαγωγής εξαρτάται από τον αριθμό των σπειρών του toroid και την πηγή AC.

Οι μετασχηματιστές κατασκευάζονται από ένα ζεύγος σωληνοειδών που τυλίγονται γύρω από έναν μεταλλικό πυρήνα που είναι συνήθως φερρίτης. Οι τοροειδείς μετασχηματιστές είναι δύο πηνία τυλιγμένα γύρω από ένα μέταλλο, όπως φερρίτης ή χάλυβας πυριτίου, που έχει σχήμα ντόνατ. Τα πηνία τυλίγονται είτε σε διαφορετικές περιοχές είτε τοποθετούνται το ένα πάνω στο άλλο. Προτιμούνται για μετασχηματιστές ραδιοσυχνοτήτων ή ραδιοσυχνοτήτων, όπου χρησιμοποιούνται για αύξηση ή μείωση τάσεων από πηγές ισχύος και για την απομόνωση διαφορετικών εξαρτημάτων σε ένα κύκλωμα. Οι μετασχηματιστές RF χρησιμοποιούνται επίσης για αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης, πράγμα που σημαίνει ότι βοηθούν στη σύνδεση τμημάτων εισόδου και εξόδου διαφορετικών κυκλωμάτων.

Τα τοροειδή έχουν κάποια μειονεκτήματα έναντι των κανονικών σωληνοειδών. Είναι πιο δύσκολο να τυλίξουν και επίσης να συντονιστούν. Ωστόσο, είναι πιο αποτελεσματικοί στην παραγωγή απαιτούμενων επαγωγών. Για την ίδια επαγωγή με ένα κανονικό σωληνοειδές, ένα τοροειδές απαιτεί λιγότερες στροφές και μπορεί να γίνει μικρότερο σε μέγεθος. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι δεδομένου ότι το μαγνητικό πεδίο περιορίζεται στο εσωτερικό, τοροειδείς και τοροειδείς Οι μετασχηματιστές μπορούν να τοποθετηθούν κοντά σε άλλα ηλεκτρονικά εξαρτήματα χωρίς να ανησυχούν για ανεπιθύμητα επαγωγικά αλληλεπιδράσεις.

Τα τοροειδή χρησιμοποιούνται σε τηλεπικοινωνίες, ιατρικές συσκευές, μουσικά όργανα, ενισχυτές, στραγγαλιστικά πηνία και άλλα. Το tokamak είναι μια συσκευή πυρηνικής σύντηξης που χρησιμοποιεί ένα μαγνητικό πεδίο για τον περιορισμό του πλάσματος. Το πλάσμα είναι ένα αέριο που περιέχει ελεύθερα ηλεκτρόνια και ιόντα, και εμφανίζεται μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες. Ο περιορισμός του πλάσματος σε ένα tokamak γίνεται με τη χρήση ενός τοροειδούς.