Kétféle bifiláris tekercs – Tesla bifilar és Cooper bifilar
Funkcionálisan két speciális típus különböztethető meg bifiláris tekercsek párhuzamos tekercselés: az első típusú tekercseknél a szomszédos menetek áramai ugyanabba az irányba irányulnak, míg a második típusú tekercseknél a szomszédos tekercsek áramai ellentétes irányban haladnak. Az első típusú tekercs kiemelkedő képviselője a jól ismert bifiláris tekercs Nikola Tesla, a második típusú tekercsre példa a Cooper bifiláris tekercs.
Mindkét típusú tekercs szokatlan abból a szempontból, hogy a tekercs tekercsének egyetlen vezetékes tekercsre való tekercselése helyett ezeket a tekercseket egyidejűleg két vezetékkel tekerik fel, majd ezeket a vezetékeket sorba kötik: a Tesla típusú tekercsben a vége (hagyományosan ) a tekercs egyik részének az origóhoz, a másik részéhez csatlakozik, miközben a kész tekercs szabad vezetékei ennek különböző oldalain kifordulnak, és a Cooper-féle bifilárban a tekercs két részének végeit egyesítik az egyik oldalon, míg a szabad vezetékei a másik oldalról kifordulnak.A leírt tekercselési módszereket a bifiláris tekercsek hengeres és lapos változataiban egyaránt alkalmazzák.
Az eredmény olyan tekercsek, amelyek radikálisan eltérően viselkednek a DC és AC áramkörökben. Nézzük meg, melyek ezeknek a tekercseknek a jellemzői, és hogyan viselkednek ezek a tekercsek a rajtuk átfolyó különböző típusú áramokkal.
Tesla bifilar egyenáramú áramkörben
Amikor egyenáram folyik át a tekercsen, minden egyes menete körül az áram nagyságával arányos állandó mágneses tér jelenik meg. És minden következő kör mágneses mezőit (mágneses indukcióit B) összeadva az előző menetek mágneses mezőivel, megkapjuk a tekercs teljes mágneses terét.
Ebben az esetben egy egyenáramú Tesla bifilárnál nem számít, hogy a tekercs két része sorba van kötve, hanem itt az a fontos, hogy az áramok minden menetében azonos nagyságú és irányúak legyenek. , mintha a tekercset egyetlen tömör vezetékkel feltekerték volna - az induktivitás (a tekercsben lévő áram és az általa generált mágneses fluxus közötti együttható arányossága) pontosan azonosnak bizonyul, a mágneses tér ugyanolyan nagyságú lesz mint egy azonos alakú, azonos fordulatszámú hagyományos tekercsé.
Bifilar Tesla AC áramkörben
Amikor a váltakozó áram áthalad egy bifiláris Tesla tekercsen, a karakterisztikus tekercs kifejezett fordulási kapacitásként kezd megnyilvánulni, amely még az induktivitást is képes "semlegesíteni" a rezonanciafrekvencián. A menetek, amelyek egymáshoz képest úgy helyezkednek el, hogy az egyes párokban a potenciálkülönbség maximális legyen, a tekercssel párhuzamosan kapcsolt kondenzátor analógjai.
Kiderül, hogy egy ilyen bifiláris tekercs egy bizonyos (rezonancia) frekvencián akadálytalanul átadja a váltakozó áramot, és csak aktív ellenállást biztosít, mintha jó minőségű párhuzamos oszcillátor áramkör lenne, és nem tekercs. Mivel párhuzamosan csatlakozik az áramkörhöz a váltakozó EMF forrásával, az ilyen tekercs a rezonanciafrekvencián energiát tud felhalmozni párhuzamos oszcilláló áramkörként, ahol az energia arányos a szomszédos fordulatok közötti potenciálkülönbség négyzetével.
Bifilar Cooper egyenáramú áramkörben
Egy bifiláris tekercsben, ahol a szomszédos menetekben az egyenáramok ellentétes irányúak és azonos nagyságúak (nevezetesen ilyen kép egyenárammal figyelhető meg egy "bifiláris" típusú Cooper típusú tekercsben), a teljes mágneses tér a tekercs egyenlő lesz nullával, mert az egyes fordulatpárokban lévő mágneses mezők semlegesítik egymást. Ennek eredményeként az ilyen típusú tekercs az egyenárammal szemben tiszta aktív ellenállású vezetőként viselkedik, és nem mutat semmilyen induktivitást. Így tekerjük fel a huzalellenállásokat.
Cooper bifilar váltakozó áramú áramkörben
Ha váltakozó áramot vezetnek át egy tekercsen, amelynek menetei egymáshoz képest Cooper-féle „bifiláris” típusúak, a mágneses tér mintázata főként az áram frekvenciájától függ. És ha az ilyen tekercsben lévő vezeték hossza arányosnak bizonyul a rajta áthaladó váltakozó áram hullámhosszával, akkor az ilyen tekercsen lévő külső mágneses mező valójában úgy érhető el, mint egy hosszú vezetéken vagy antennán.