Un solenoide è un elettromagnete formato da un filo che trasporta corrente. Gli elettromagneti hanno campi magnetici creati dalle correnti. Il filo di un solenoide è spesso formato in una spirale elicoidale, e all'interno viene spesso inserito un pezzo di metallo come il ferro. Quando un solenoide è piegato nella forma di un cerchio o di una ciambella, è chiamato toroide.

Caratteristiche

Un toroide ha un campo magnetico dentro di sé che forma una serie di cerchi concentrici. Al di fuori di esso, il campo è zero. La forza di questo campo magnetico dipende dal numero di bobine che il toroide ha sul suo corpo. Il campo non è uniforme, perché il campo è più forte vicino alla parte interna dell'anello di quanto non sia più vicino alla parte esterna. Ciò significa che se r è il raggio del trasformatore, il campo magnetico diminuisce quando r diventa più grande.

Fisica

I toroidi sono preziosi perché, come tutti i solenoidi, sono induttori. Gli induttori possono indurre o causare la creazione di correnti nelle bobine vicine. Furono inventati nell'agosto del 1831 dal fisico inglese Michael Faraday. Fu Faraday a scoprire che un campo magnetico mutevole può indurre una tensione in un filo vicino, e questo si chiama Legge di Induzione di Faraday. I toroidi hanno anche la cosiddetta autoinduttanza, che è un tipo di resistenza. Il toroide resiste o combatte le modifiche alla propria corrente, sia che si tratti di ingrandirla o ridurla. La forza dell'autoinduttanza dipende dal numero di bobine del toroide e dalla sorgente CA.

Transformers toroidali

I trasformatori sono costituiti da una coppia di solenoidi avvolti attorno a un nucleo di metallo che di solito è una ferrite . I trasformatori toroidali sono due bobine avvolte attorno ad un metallo, come una ferrite o un acciaio al silicio, a forma di ciambella. Le bobine possono essere avvolte in aree diverse o posizionate l'una sull'altra. Sono preferiti per trasformatori a radiofrequenza o radiofrequenza, dove vengono utilizzati per aumentare o ridurre le tensioni da fonti di alimentazione e per isolare parti diverse in un circuito. I trasformatori RF vengono utilizzati anche per la corrispondenza di impedenza, il che significa che aiutano a collegare le parti di ingresso e uscita di circuiti diversi.

Svantaggi e vantaggi

I toroidi presentano alcuni svantaggi rispetto ai solenoidi normali. Sono più difficili da avvolgere e anche da sintonizzare. Tuttavia, sono più efficienti nel produrre induttanze necessarie. Per la stessa induttanza di un solenoide normale, un toroide richiede meno giri e può essere ridotto di dimensioni. Un altro vantaggio è che poiché il campo magnetico è confinato all'interno, i toroidi e i trasformatori toroidali possono essere collocati vicino ad altri componenti elettronici senza preoccuparsi di interazioni induttive indesiderate.

Usi

I toroidi sono utilizzati nelle telecomunicazioni , dispositivi medici, strumenti musicali, amplificatori, reattori e altro ancora. Un tokamak è un dispositivo di fusione nucleare che utilizza un campo magnetico per confinare il plasma. Un plasma è un gas che contiene elettroni e ioni liberi e appare solo a temperature elevate. Il confinamento del plasma in un tokamak avviene con l'uso di un toroide.