Un solénoïde est un électro-aimant formé d'un fil qui transporte du courant. Les électro-aimants ont des champs magnétiques créés à partir de courants. Le fil d'un solénoïde est souvent formé en une bobine hélicoïdale, et un morceau de métal tel que le fer est souvent inséré à l'intérieur. Lorsqu'un solénoïde est plié en forme de cercle ou de beignet, il s'appelle un tore.
Caractéristiques
Un tore a un champ magnétique à l'intérieur de lui-même qui forme une série de cercles concentriques. En dehors de celui-ci, le champ est nul. La force de ce champ magnétique dépend du nombre de bobines que le tore a sur son corps. Le champ n'est pas uniforme, car le champ est plus fort près de la partie intérieure de l'anneau qu'il ne l'est plus près de la partie extérieure. Cela signifie que si r est le rayon du transformateur, le champ magnétique diminue à mesure que r augmente.
La physique
Les tores sont précieux car, comme tous les solénoïdes, ce sont des inducteurs. Les inducteurs peuvent induire ou provoquer la création de courants dans les bobines voisines. Ils ont été inventés en août 1831 par le physicien anglais Michael Faraday. C'est Faraday qui a découvert qu'un champ magnétique changeant peut induire une tension dans un fil à proximité, et c'est ce qu'on appelle la loi d'induction de Faraday. Les tores ont également ce qu'on appelle l'auto-inductance, qui est un type de résistance. Le tore résiste ou combat les changements de son propre courant, que ce soit pour le rendre plus grand ou plus petit. La force de l'auto-inductance dépend du nombre de bobines du tore et de la source CA.
Transformateurs toriques
Les transformateurs sont constitués d'une paire de solénoïdes enroulés autour d'un noyau métallique qui est généralement une ferrite. Les transformateurs toriques sont deux bobines enroulées autour d'un métal, tel qu'une ferrite ou un acier au silicium, en forme de beignet. Les bobines sont soit enveloppées dans différentes zones, soit placées les unes sur les autres. Ils sont préférés pour les transformateurs RF ou radiofréquence, où ils sont utilisés pour augmenter ou diminuer les tensions des sources d'alimentation et pour isoler différentes parties d'un circuit. Les transformateurs RF sont également utilisés pour l'adaptation d'impédance, ce qui signifie qu'ils aident à connecter les parties d'entrée et de sortie de différents circuits.
Inconvénients et avantages
Les tores présentent certains inconvénients par rapport aux solénoïdes ordinaires. Ils sont plus difficiles à remonter et à accorder. Cependant, ils sont plus efficaces pour produire les inductances nécessaires. Pour la même inductance qu'un solénoïde ordinaire, un tore nécessite moins de tours et peut être réduit en taille. Un autre avantage est que puisque le champ magnétique est confiné à l'intérieur, les tores et toroïdaux les transformateurs peuvent être placés à proximité d'autres composants électroniques sans se soucier des inductifs indésirables interactions.
Les usages
Les tores sont utilisés dans les télécommunications, les appareils médicaux, les instruments de musique, les amplificateurs, les ballasts, etc. Un tokamak est un dispositif de fusion nucléaire qui utilise un champ magnétique pour confiner le plasma. Un plasma est un gaz qui contient des électrons et des ions libres et n'apparaît qu'à haute température. Le confinement du plasma dans un tokamak se fait à l'aide d'un tore.