Dva typy bifilárnych cievok — Tesla bifilar a Cooper bifilar

Funkčne možno rozlíšiť dva špeciálne typy bifilárne cievky paralelné vinutie: pre cievky prvého typu sú prúdy v susedných závitoch smerované rovnakým smerom, zatiaľ čo pre cievky druhého typu prúdy v susedných závitoch tečú v opačných smeroch. Výrazným predstaviteľom prvého typu cievky je známa bifilárna cievka Nikola TeslaPríkladom cievky druhého typu je Cooperova bifilárna cievka.

Oba typy cievok sú neobvyklé v tom, že namiesto navíjania cievky na cievku s jediným drôtom sa tieto cievky navíjajú súčasne s dvoma drôtmi, po ktorých sú tieto drôty zapojené do série: v cievke typu Tesla je koniec (konvenčne ) jednej časti cievky je pripojená k začiatku, jej druhá časť, pričom voľné drôty hotovej cievky vybiehajú na jej rôzne strany a v Cooperovej bifilárke sú konce oboch častí cievky spojené na jednej strany, zatiaľ čo jeho voľné drôty vybiehajú z druhej strany.Popísané spôsoby navíjania sa používajú vo valcových aj plochých verziách bifilárnych cievok.

Výsledkom sú cievky, ktoré sa v jednosmerných a striedavých obvodoch správajú radikálne odlišne. Pozrime sa, aké sú charakteristiky týchto cievok a ako sa tieto cievky budú správať pri rôznych typoch prúdu, ktorý nimi preteká.

Tesla bifilar v DC obvode

Keď cievkou preteká jednosmerný prúd, okolo každého jej závitu sa objaví permanentné magnetické pole úmerné veľkosti tohto prúdu. A sčítaním magnetických polí (magnetických indukcií B) každého nasledujúceho závitu s magnetickými poľami predchádzajúcich závitov dostaneme celkové magnetické pole cievky.

V tomto prípade pre jednosmerný prúd Tesla bifilar nezáleží na tom, že dve časti cievky sú navzájom spojené v sérii, ale čo je dôležité, je to, že prúdy v každom jej závite majú rovnakú veľkosť a smer. , ako keby bola cievka navinutá jedným pevným drôtom - indukčnosť (úmernosť koeficientu medzi prúdom v cievke a ním generovaným magnetickým tokom) sa ukáže byť úplne rovnaká, magnetické pole bude mať rovnakú veľkosť. ako u konvenčnej cievky rovnakého tvaru s rovnakým počtom závitov.

Bifilárna Tesla v obvode striedavého prúdu

Pri prechode striedavého prúdu bifilárnou Teslovou cievkou sa charakteristická cievka začne prejavovať ako výrazná točivá kapacita, ktorá je dokonca schopná "neutralizovať" indukčnosť na rezonančnej frekvencii. Závity, umiestnené voči sebe navzájom tak, že potenciálny rozdiel medzi nimi v každom páre je maximálny, sú analógom kondenzátora pripojeného paralelne k cievke.

Ukazuje sa, že takáto bifilárna cievka bude bez prekážok prechádzať striedavým prúdom pri určitej (rezonančnej) frekvencii, pričom bude poskytovať iba aktívny odpor, ako keby išlo o vysokokvalitný paralelný oscilačný obvod, a nie cievku. Pri paralelnom pripojení k obvodu so zdrojom striedavého EMF môže takáto cievka akumulovať energiu na rezonančnej frekvencii ako paralelný oscilačný obvod, kde je energia úmerná druhej mocnine rozdielu potenciálov medzi susednými závitmi.

Bifilar Cooper v DC obvode

V bifilárnom vinutí, kde jednosmerné prúdy v susedných závitoch majú opačné smery a rovnakú veľkosť (konkrétne takýto obraz je pozorovaný pri jednosmernom prúde v cievke vyrobenej z "bifilárneho" typu Cooper), celkové magnetické pole cievka sa bude rovnať nule, pretože magnetické polia v každom páre závitov sa navzájom neutralizujú. V dôsledku toho sa cievka tohto typu bude správať vzhľadom na jednosmerný prúd ako vodič s čistým aktívnym odporom a nebude vykazovať žiadnu indukčnosť. Takto sa navíjajú drôtové odpory.

Cooper bifilar v obvode striedavého prúdu

Keď sa striedavý prúd aplikuje cez cievku, ktorej závity sú navzájom usporiadané v Cooperovom "bifilárnom" type, vzor magnetického poľa bude závisieť hlavne od frekvencie prúdu. A ak sa ukáže, že dĺžka drôtu v takejto cievke je úmerná vlnovej dĺžke striedavého prúdu, ktorý ňou prechádza, potom vonkajšie magnetické pole na takejto cievke možno skutočne získať ako na dlhom vedení alebo anténe.