Di Kim Lewis
Aggiornato il 24 marzo 2022
Un solenoide è un elettromagnete realizzato avvolgendo un filo conduttivo in una bobina elicoidale che trasporta corrente elettrica. Il campo magnetico risultante può essere intensificato inserendo un nucleo ferromagnetico come il ferro. Quando il solenoide viene rimodellato in un circuito chiuso, la struttura viene chiamata toroide, una bobina a forma di ciambella che concentra il suo campo al suo interno.
Un toroide confina il suo flusso magnetico interamente all'interno del nucleo. Il campo interno segue cerchi concentrici, mentre il campo esterno è effettivamente pari a zero, riducendo l'interferenza con i circuiti vicini. L'intensità del campo è proporzionale al numero di giri e inversamente proporzionale alla distanza radiale:il flusso è più forte vicino al raggio interno e diminuisce verso il bordo esterno.
I toroidi fungono da induttori, sfruttando la legge di induzione di Faraday scoperta da Michael Faraday nel 1831. Una corrente variabile induce una tensione nelle bobine adiacenti e l'autoinduttanza di un toroide resiste ai cambiamenti nella propria corrente. L'entità di questa autoinduttanza dipende dalle spire della bobina, dal materiale del nucleo e dalla sorgente CA applicata.
Avvolgendo due o più bobine toroidali attorno a un comune nucleo di ferrite o acciaio al silicio, i produttori creano trasformatori toroidali. Questi dispositivi eccellono nelle applicazioni RF, dove aumentano o diminuiscono la tensione, isolano sezioni di un circuito ed eseguono la corrispondenza dell'impedenza per collegare componenti con impedenze diverse.
Sebbene l'avvolgimento di un toroide possa richiedere più manodopera rispetto a un solenoide dritto, i vantaggi sono sostanziali:sono necessarie meno spire per una determinata induttanza, consentendo progetti compatti e ad alta efficienza. Il campo magnetico racchiuso impedisce inoltre l'accoppiamento induttivo dispersivo, rendendo i toroidi ideali per assemblaggi elettronici densi.
Le bobine toroidali sono onnipresenti nella tecnologia moderna:dalle telecomunicazioni e dall'imaging medico all'amplificazione audio e ai reattori LED. Nella ricerca sulla fusione, i tokamak utilizzano campi magnetici toroidali per confinare il plasma ad alta temperatura, consentendo esperimenti di fusione nucleare controllata.
