Соленоид представляет собой электромагнит, образованный из провода, по которому проходит ток. У электромагнитов есть магнитные поля, создаваемые токами. Проволока соленоида часто формируется в виде спиральной катушки, а кусок металла, например, железа, часто вставляется внутрь. Когда соленоид изгибается в форме круга или бублика, он называется тороидом.
Функции
Тороид имеет внутри себя магнитное поле, которое образует серию концентрических кругов. Вне поля нулевое значение. Сила этого магнитного поля зависит от количества катушек на тороиде. Поле неоднородно, потому что поле сильнее около внутренней части кольца, чем ближе к внешней части. Это означает, что если r - радиус трансформатора, магнитное поле уменьшается с увеличением r.
Физика
Тороиды ценны, потому что, как и все соленоиды, они являются индукторами. Индукторы могут индуцировать или вызывать токи в соседних катушках. Они были изобретены в августе 1831 года английским физиком Майклом Фарадеем. Именно Фарадей открыл, что изменяющееся магнитное поле может индуцировать напряжение в соседнем проводе, и это называется законом индукции Фарадея. Тороиды также обладают так называемой самоиндукцией, которая представляет собой тип сопротивления. Тороид сопротивляется или борется с изменениями собственного тока, будь то увеличение или уменьшение. Сила самоиндукции зависит от количества катушек тороида и источника переменного тока.
Тороидальные трансформаторы
Трансформаторы состоят из пары соленоидов, обернутых вокруг металлического сердечника, который обычно является ферритом. Тороидальные трансформаторы представляют собой две катушки, обернутые вокруг металла, такого как феррит или кремнистая сталь, имеющего форму пончика. Катушки либо намотаны в разных местах, либо размещены друг над другом. Они предпочтительны для радиочастотных или радиочастотных трансформаторов, где они используются для увеличения или уменьшения напряжения от источников питания и для изоляции различных частей в цепи. Радиочастотные трансформаторы также используются для согласования импеданса, что означает, что они помогают соединять входные и выходные части различных цепей.
Недостатки и преимущества
Тороиды имеют некоторые недостатки по сравнению с обычными соленоидами. Их сложнее наматывать и настраивать. Однако они более эффективны при создании необходимой индуктивности. Для такой же индуктивности, как у обычного соленоида, тороид требует меньше витков и может быть сделан меньшего размера. Еще одно преимущество заключается в том, что, поскольку магнитное поле ограничено внутри, тороиды и тороидальные трансформаторы можно размещать рядом с другими электронными компонентами, не беспокоясь о нежелательных индуктивных взаимодействия.
Использует
Тороиды используются в телекоммуникациях, медицинских устройствах, музыкальных инструментах, усилителях, балластах и многом другом. Токамак - это устройство ядерного синтеза, которое использует магнитное поле для удержания плазмы. Плазма - это газ, который содержит свободные электроны и ионы и появляется только при высоких температурах. Удержание плазмы в токамаке осуществляется с помощью тороида.