Två typer av bifilarspolar - Tesla bifilar och Cooper bifilar

Funktionellt kan två specialtyper urskiljas bifilära spolar parallelllindning: för spolar av den första typen är strömmarna i intilliggande varv riktade i samma riktning, medan för spolar av den andra typen flyter strömmarna i intilliggande varv i motsatta riktningar. En framträdande representant för den första typen av spole är den välkända bifilarspolen Nikola Tesla, ett exempel på en spole av den andra typen är Cooper bifilar spole.

Båda typerna av spolar är ovanliga genom att istället för att linda en spole på en spole med en enda tråd, lindas dessa spolar samtidigt med två trådar, varefter dessa trådar kopplas i serie: i en spole av Tesla-typ, änden (konventionellt ) av en del av spolen är ansluten till ursprunget, dess andra del, medan de fria trådarna i den färdiga spolen slår ut på olika sidor om den, och i Coopers bifilar kombineras ändarna av de två delarna av spolen på ena sidan, medan dess fria trådar vänder ut från den andra sidan.De beskrivna lindningsmetoderna används i både cylindriska och platta versioner av bifilära spolar.

Resultatet är spolar som beter sig radikalt annorlunda i DC- och AC-kretsar. Låt oss titta på vilka egenskaper dessa spolar är och hur dessa spolar kommer att bete sig med olika typer av ström som flyter genom dem.

Tesla bifilar i DC-krets

När en likström flyter genom spolen uppstår ett permanent magnetfält som är proportionellt mot storleken på den strömmen runt vart och ett av dess varv. Och genom att addera magnetfälten (magnetiska induktioner B) för varje efterföljande varv med magnetfälten från de föregående varven, får vi det totala magnetfältet för spolen.

I det här fallet, för en likströms Tesla-bifilar, spelar det ingen roll att de två delarna av spolen är kopplade till varandra i serie, men det som är viktigt här är att strömmarna i vart och ett av dess varv har samma storlek och riktning , som om spolen var lindad med en solid tråd - induktansen (proportionaliteten av koefficienten mellan strömmen i spolen och det magnetiska flödet som genereras av den) visar sig vara exakt densamma, magnetfältet kommer att vara av samma storlek som för en konventionell spole av samma form, med samma antal varv.

Bifilar Tesla i AC-krets

När en växelström passerar genom en bifilär Tesla-spole börjar den karakteristiska spolen manifestera sig som en uttalad vridkapacitans, som till och med kan "neutralisera" induktansen vid resonansfrekvensen. Varven, placerade i förhållande till varandra så att potentialskillnaden mellan dem i varje par är maximal, är en analog av en kondensator kopplad parallellt med spolen.

Det visar sig att en sådan bifilär spole kommer att passera obehindrad växelström vid en viss (resonans) frekvens, vilket endast ger aktivt motstånd, som om det vore en högkvalitativ parallelloscillatorkrets och inte en spole. Genom att vara ansluten till kretsen parallellt med källan för alternerande EMF, kan en sådan spole ackumulera energi vid resonansfrekvensen som en parallell oscillerande krets, där energin är proportionell mot kvadraten på potentialskillnaden mellan intilliggande varv.

Bifilar Cooper i DC-krets

I en bifilär lindning, där likströmmarna i intilliggande varv har motsatta riktningar och samma storlek (nämligen en sådan bild observeras med en likström i en spole gjord av den "bifilära" typen av Cooper), det totala magnetfältet av spolen blir lika med noll eftersom magnetfälten i varje varvpar neutraliserar varandra. Som ett resultat kommer en spole av denna typ att uppföra sig med avseende på likström som en ledare av rent aktivt motstånd och kommer inte att visa någon induktans. Så här lindas trådmotstånd.

Cooper bifilar i en växelströmskrets

När en växelström appliceras genom en spole vars varv är anordnade i förhållande till varandra i Coopers «bifilar»-typ, kommer mönstret för magnetfältet främst att bero på strömmens frekvens. Och om längden på tråden i en sådan spole visar sig vara proportionerlig med våglängden för växelströmmen som passerar genom den, kan det externa magnetfältet på en sådan spole faktiskt erhållas som på en lång linje eller antenn.