Dos tipos de bobinas bifilares: Tesla bifilar y Cooper bifilar

Funcionalmente, se pueden distinguir dos tipos especiales espirales bifilares devanado paralelo: para bobinas del primer tipo, las corrientes en espiras adyacentes se dirigen en la misma dirección, mientras que para bobinas del segundo tipo, las corrientes en espiras adyacentes fluyen en direcciones opuestas. Un representante destacado del primer tipo de bobina es la conocida bobina bifilar. Nikola Tesla, un ejemplo de bobina del segundo tipo es la bobina bifilar de Cooper.

Ambos tipos de bobinas son inusuales porque en lugar de enrollar una bobina en una bobina con un solo cable, estas bobinas se enrollan simultáneamente con dos cables, después de lo cual estos cables se conectan en serie: en una bobina tipo Tesla, el extremo (convencionalmente ) de una parte de la bobina está conectada al origen, su otra parte, mientras que los cables libres de la bobina terminada salen en diferentes lados, y en el bifilar de Cooper, los extremos de las dos partes de la bobina se combinan en un lado, mientras que sus cables libres salen del otro lado.Los métodos de bobinado descritos se utilizan en versiones cilíndricas y planas de bobinas bifilares.

El resultado son bobinas que se comportan de manera radicalmente diferente en los circuitos de CC y CA. Veamos cuáles son las características de estas bobinas y cómo se comportarán estas bobinas con diferentes tipos de corriente que fluye a través de ellas.

Tesla bifilar en circuito DC

Cuando una corriente continua fluye a través de la bobina, un campo magnético permanente proporcional a la magnitud de esa corriente aparece alrededor de cada una de sus vueltas. Y sumando los campos magnéticos (inducciones magnéticas B) de cada vuelta posterior con los campos magnéticos de las vueltas anteriores, obtenemos el campo magnético total de la bobina.

En este caso, para un bifilar Tesla de corriente continua, no importa que las dos partes de la bobina estén conectadas entre sí en serie, pero lo importante aquí es que las corrientes en cada una de sus vueltas tengan la misma magnitud y dirección. , como si la bobina estuviera enrollada con un cable sólido: la inductancia (proporcionalidad del coeficiente entre la corriente en la bobina y el flujo magnético generado por ella) resulta ser exactamente la misma, el campo magnético será de la misma magnitud como el de una bobina convencional de la misma forma, con el mismo número de vueltas.

Bifilar Tesla en circuito AC

Cuando una corriente alterna pasa a través de una bobina de Tesla bifilar, la bobina característica comienza a manifestarse como una capacitancia de giro pronunciada, que incluso es capaz de "neutralizar" la inductancia en la frecuencia resonante. Las vueltas, ubicadas entre sí de modo que la diferencia de potencial entre ellas en cada par sea máxima, son un análogo de un capacitor conectado en paralelo a la bobina.

Resulta que tal bobina bifilar pasará corriente alterna sin obstáculos a una cierta frecuencia (resonante), proporcionando solo resistencia activa, como si fuera un circuito oscilador paralelo de alta calidad, y no una bobina. Al estar conectado al circuito en paralelo con la fuente de EMF alterna, dicha bobina puede acumular energía a la frecuencia resonante como un circuito oscilante paralelo, donde la energía es proporcional al cuadrado de la diferencia de potencial entre espiras adyacentes.

Cooper bifilar en circuito DC

En un devanado bifilar, donde las corrientes continuas en vueltas adyacentes tienen direcciones opuestas y la misma magnitud (es decir, tal imagen se observa con una corriente continua en una bobina hecha del tipo "bifilar" de Cooper), el campo magnético total de la bobina será igual a cero porque los campos magnéticos en cada par de espiras se neutralizan entre sí. En consecuencia, una bobina de este tipo se comportará frente a la corriente continua como un conductor de pura resistencia activa y no presentará ninguna inductancia. Así es como se enrollan las resistencias de alambre.

Cooper bifilar en un circuito de corriente alterna

Cuando se aplica una corriente alterna a través de una bobina cuyas espiras están dispuestas una respecto a la otra en el tipo «bifilar» de Cooper, el patrón del campo magnético dependerá principalmente de la frecuencia de la corriente. Y si la longitud del alambre en tal bobina resulta ser proporcional a la longitud de onda de la corriente alterna que pasa a través de él, entonces el campo magnético externo en tal bobina puede obtenerse realmente como en una línea larga o antena.