Kaj je toroidna tuljava?

Elektromagnet je elektromagnet, izdelan iz žice, ki prenaša tok. Elektromagneti imajo magnetna polja, ustvarjena iz tokov. Žica solenoida je pogosto oblikovana v vijačno tuljavo, v njej pa je pogosto vstavljen kos kovine, kot je železo. Ko je solenoid upognjen v obliki kroga ali krofa, se imenuje toroid.

Toroid ima v sebi magnetno polje, ki tvori vrsto koncentričnih krogov. Zunaj njega je polje nič. Moč tega magnetnega polja je odvisna od števila tuljav, ki jih ima toroid na svojem telesu. Polje ni enakomerno, ker je polje v bližini notranjega dela obroča močnejše kot bližje zunanjemu delu. To pomeni, da če je r polmer transformatorja, se magnetno polje zmanjša, ko r postane večje.

Toroidi so dragoceni, ker so kot vsi solenoidi induktorji. Induktorji lahko inducirajo ali povzročijo ustvarjanje tokov v bližnjih tuljavah. Avgusta 1831 jih je izumil angleški fizik Michael Faraday. Faraday je bil tisti, ki je odkril, da lahko spreminjajoče se magnetno polje povzroči napetost v bližnji žici, kar se imenuje Faradayev zakon indukcije. Toroidi imajo tudi tako imenovano samoinduktivnost, ki je vrsta odpornosti. Toroid se upira ali se bori proti spremembam lastnega toka, ne glede na to, ali naj bo večji ali manjši. Moč samoindukcije je odvisna od števila tuljav in vira izmenične napetosti toroida.

Transformatorji so narejeni iz para solenoidov, ovitih okoli kovinskega jedra, ki je običajno ferit. Toroidni transformatorji so dve tuljavi, oviti okoli kovine, na primer feritnega ali silicijevega jekla, ki je v obliki krofa. Tuljave so bodisi ovite na različna področja ali nameščene ena nad drugo. Prednostne so za RF ali radiofrekvenčne transformatorje, kjer se uporabljajo za povečanje ali zmanjšanje napetosti iz virov energije in za izolacijo različnih delov v vezju. RF transformatorji se uporabljajo tudi za ujemanje impedance, kar pomeni, da pomagajo pri povezovanju vhodnih in izhodnih delov različnih vezij.

Toroidi imajo nekaj pomanjkljivosti kot običajni solenoidi. Težje jih je navijati in tudi uglasiti. Vendar pa so učinkovitejši pri izdelavi potrebnih induktivnosti. Za enako induktivnost kot običajni elektromagnet potrebuje toroid manj obratov in je lahko manjši. Druga prednost je, da ker je magnetno polje omejeno na notranjost, toroidi in toroidi transformatorje lahko namestimo v bližini drugih elektronskih komponent, ne da bi se skrbeli zaradi neželenih induktivnih interakcije.

Toroidi se uporabljajo v telekomunikacijah, medicinskih napravah, glasbenih instrumentih, ojačevalnikih, predstikalnih napravah in še več. Tokamak je jedrska fuzijska naprava, ki uporablja magnetno polje za zadrževanje plazme. Plazma je plin, ki vsebuje proste elektrone in ione in se pojavi le pri visokih temperaturah. Zapiranje plazme v tokamak se opravi z uporabo toroida.