Ce este o bobină toroidă?

Un solenoid este un electromagnet format dintr-un fir care transportă curent. Electromagneții au câmpuri magnetice create din curenți. Sârma unui solenoid este adesea formată într-o bobină elicoidală și o bucată de metal, cum ar fi fierul, este adesea introdusă în interior. Când un solenoid este îndoit în formă de cerc sau gogoașă, se numește toroid.

Un toroid are în sine un câmp magnetic care formează o serie de cercuri concentrice. În afara acestuia, câmpul este zero. Puterea acestui câmp magnetic depinde de numărul de bobine pe care le are toroidul pe corp. Câmpul nu este uniform, deoarece câmpul este mai puternic lângă partea interioară a inelului decât este mai aproape de partea exterioară. Aceasta înseamnă că, dacă r este raza transformatorului, câmpul magnetic scade pe măsură ce r devine mai mare.

Toroizii sunt valoroși deoarece, la fel ca toți solenoizii, sunt inductori. Inductoarele pot induce sau pot crea curenți în bobinele din apropiere. Au fost inventate în august 1831 de către fizicianul englez Michael Faraday. Faraday a fost cel care a descoperit că un câmp magnetic în schimbare poate induce o tensiune într-un fir din apropiere, iar acest lucru se numește Legea inducției lui Faraday. Toroizii au, de asemenea, ceea ce este cunoscut sub numele de auto-inductanță, care este un tip de rezistență. Toroidul rezistă sau luptă împotriva modificărilor propriului curent, indiferent dacă îl face să fie mai mare sau mai mic. Puterea autoinductanței depinde de numărul bobinelor toroidului și de sursa de curent alternativ.

Transformatoarele sunt fabricate dintr-o pereche de solenoizi înfășurați în jurul unui miez metalic care este de obicei o ferită. Transformatoarele toroidale sunt două bobine înfășurate în jurul unui metal, cum ar fi o ferită sau oțelul siliconic, care este în formă de gogoasă. Bobinele sunt fie înfășurate în zone diferite, fie plasate una peste alta. Acestea sunt preferate pentru transformatoarele de frecvență radio sau radio, unde sunt utilizate pentru creșterea sau scăderea tensiunilor din sursele de alimentare și pentru izolarea diferitelor părți dintr-un circuit. Transformatoarele RF sunt, de asemenea, utilizate pentru potrivirea impedanței, ceea ce înseamnă că ajută la conectarea părților de intrare și ieșire ale diferitelor circuite.

Toroizii au unele dezavantaje față de solenoizii obișnuiți. Sunt mai greu de vânt și de acordat. Cu toate acestea, ele sunt mai eficiente în producerea inductanțelor necesare. Pentru aceeași inductanță ca un solenoid obișnuit, un toroid necesită mai puține rotații și poate fi micșorat. Un alt avantaj este că, deoarece câmpul magnetic este limitat la interior, toroizi și toroidali transformatoarele pot fi amplasate lângă alte componente electronice fără a fi îngrijorate de inductivitatea nedorită interacțiuni.

Toroidele sunt utilizate în telecomunicații, dispozitive medicale, instrumente muzicale, amplificatoare, balasturi și multe altele. Un tokamak este un dispozitiv de fuziune nucleară care folosește un câmp magnetic pentru a limita plasma. O plasmă este un gaz care conține electroni și ioni liberi și apare doar la temperaturi ridicate. Închiderea plasmei într-un tokamak se face cu utilizarea unui toroid.