Două tipuri de bobine bifilare - Tesla bifilar și Cooper bifilar

Din punct de vedere funcțional, se pot distinge două tipuri speciale bobine bifilare înfășurare paralelă: pentru bobinele de primul tip, curenții din spire adiacente sunt direcționați în același sens, în timp ce pentru bobinele de al doilea tip, curenții din spire adiacente circulă în direcții opuse. Un reprezentant proeminent al primului tip de bobină este binecunoscuta bobină bifilară Nikola Tesla, un exemplu de bobină de al doilea tip este bobina bifilară Cooper.

Ambele tipuri de bobine sunt neobișnuite prin aceea că, în loc să înfășoare o bobină pe o bobină cu un singur fir, aceste bobine sunt înfășurate simultan cu două fire, după care aceste fire sunt conectate în serie: într-o bobină de tip Tesla, capătul (în mod convențional ) a unei părți a bobinei este conectată la origine, cealaltă parte a acesteia, în timp ce firele libere ale bobinei finite ies pe diferite părți ale acesteia, iar în bifilarul lui Cooper, capetele celor două părți ale bobinei sunt combinate pe pe o parte, în timp ce firele sale libere ies din cealaltă parte.Metodele de înfășurare descrise sunt utilizate atât în ​​versiunile cilindrice, cât și în cele plate ale bobinelor bifilare.

Rezultatul sunt bobine care se comportă radical diferit în circuitele DC și AC. Să ne uităm la care sunt caracteristicile acestor bobine și cum se vor comporta aceste bobine cu diferite tipuri de curent care curge prin ele.

Tesla bifilar în circuit DC

Când un curent continuu curge prin bobină, în jurul fiecărei spire apare un câmp magnetic permanent proporțional cu magnitudinea acelui curent. Și adunând câmpurile magnetice (inducțiile magnetice B) ale fiecărei spire ulterioare cu câmpurile magnetice ale spirelor anterioare, obținem câmpul magnetic total al bobinei.

În acest caz, pentru un bifilar Tesla de curent continuu, nu contează că cele două părți ale bobinei sunt conectate între ele în serie, dar ceea ce este important aici este că curenții din fiecare dintre spirele sale au aceeași magnitudine și direcție. , ca și cum bobina a fost înfășurată cu un fir solid - inductanța (proporționalitatea coeficientului dintre curentul din bobină și fluxul magnetic generat de aceasta) se dovedește a fi exact aceeași, câmpul magnetic va fi de aceeași mărime ca cea a unei bobine convenționale de aceeași formă, cu același număr de spire.

Tesla bifilar în circuit AC

Când un curent alternativ trece printr-o bobină Tesla bifilară, bobina caracteristică începe să se manifeste ca o capacitate de rotație pronunțată, care este chiar capabilă să „neutralice” inductanța la frecvența de rezonanță. Turnurile, situate unul față de celălalt, astfel încât diferența de potențial dintre ele în fiecare pereche să fie maximă, sunt un analog al unui condensator conectat în paralel cu bobină.

Se pare că o astfel de bobină bifilară va trece curent alternativ nestingherit la o anumită frecvență (rezonantă), oferind doar rezistență activă, ca și cum ar fi un circuit oscilator paralel de înaltă calitate, și nu o bobină. Fiind conectată la circuit în paralel cu sursa de EMF alternativă, o astfel de bobină poate acumula energie la frecvența de rezonanță ca un circuit oscilant paralel, unde energia este proporțională cu pătratul diferenței de potențial dintre spirele adiacente.

Cooper bifilar în circuit DC

Într-o înfășurare bifilară, în care curenții continui din spirele adiacente au direcții opuse și aceeași mărime (și anume, o astfel de imagine este observată cu un curent continuu într-o bobină din tipul "bifilar" de Cooper), câmpul magnetic total de bobina va fi egală cu zero deoarece câmpurile magnetice din fiecare pereche de spire se neutralizează reciproc. Ca rezultat, o bobină de acest tip se va comporta în raport cu curentul continuu ca un conductor de rezistență activă pură și nu va prezenta nicio inductanță. Așa sunt înfășurate rezistențele de fir.

Cooper bifilar într-un circuit de curent alternativ

Când un curent alternativ este aplicat printr-o bobină ale cărei spire sunt dispuse una față de alta în tipul „bifilar” al lui Cooper, modelul câmpului magnetic va depinde în principal de frecvența curentului. Și dacă lungimea firului dintr-o astfel de bobină se dovedește a fi proporțională cu lungimea de undă a curentului alternativ care trece prin acesta, atunci câmpul magnetic extern pe o astfel de bobină poate fi de fapt obținut ca pe o linie lungă sau o antenă.