Dois tipos de bobinas bifilares - Tesla bifilar e Cooper bifilar

Funcionalmente, dois tipos especiais podem ser distinguidos bobinas bifilares enrolamento paralelo: para as bobinas do primeiro tipo, as correntes nas voltas adjacentes são direcionadas na mesma direção, enquanto para as bobinas do segundo tipo, as correntes nas voltas adjacentes fluem em direções opostas. Um representante proeminente do primeiro tipo de bobina é a conhecida bobina bifilar Nikola Tesla, um exemplo de bobina do segundo tipo é a bobina bifilar de Cooper.

Ambos os tipos de bobinas são incomuns porque, em vez de enrolar uma bobina em uma bobina com um único fio, essas bobinas são enroladas simultaneamente com dois fios, após o que esses fios são conectados em série: em uma bobina do tipo Tesla, a extremidade (convencionalmente ) de uma parte da bobina é conectada à origem, sua outra parte, enquanto os fios livres da bobina acabada ficam em lados diferentes dela, e no bifilar de Cooper, as extremidades das duas partes da bobina são combinadas em um lado, enquanto seus fios livres saem do outro lado.Os métodos de enrolamento descritos são usados ​​em versões cilíndricas e planas de bobinas bifilares.

O resultado são bobinas que se comportam de maneira radicalmente diferente em circuitos CC e CA. Vejamos quais são as características dessas bobinas e como elas se comportarão com diferentes tipos de corrente fluindo através delas.

Tesla bifilar no circuito DC

Quando uma corrente contínua flui através da bobina, um campo magnético permanente proporcional à magnitude dessa corrente aparece em cada uma de suas voltas. E somando os campos magnéticos (induções magnéticas B) de cada volta subsequente com os campos magnéticos das voltas anteriores, obtemos o campo magnético total da bobina.

Nesse caso, para um Tesla bifilar de corrente contínua, não importa que as duas partes da bobina estejam conectadas uma à outra em série, mas o importante aqui é que as correntes em cada uma de suas voltas tenham a mesma magnitude e direção , como se a bobina fosse enrolada com um fio sólido - a indutância (proporcionalidade do coeficiente entre a corrente na bobina e o fluxo magnético gerado por ela) acaba sendo exatamente a mesma, o campo magnético terá a mesma magnitude como a de uma bobina convencional de mesmo formato, com o mesmo número de voltas.

Bifilar Tesla em circuito AC

Quando uma corrente alternada passa por uma bobina de Tesla bifilar, a bobina característica começa a se manifestar como uma capacitância de rotação pronunciada, que é capaz até de "neutralizar" a indutância na frequência de ressonância. As voltas, localizadas uma em relação à outra de forma que a diferença de potencial entre elas em cada par seja máxima, são um análogo de um capacitor conectado em paralelo à bobina.

Acontece que essa bobina bifilar passará corrente alternada desimpedida em uma determinada frequência (ressonante), fornecendo apenas resistência ativa, como se fosse um circuito oscilador paralelo de alta qualidade, e não uma bobina. Estando conectada ao circuito em paralelo com a fonte de CEM alternada, tal bobina pode acumular energia na frequência ressonante como um circuito oscilante paralelo, onde a energia é proporcional ao quadrado da diferença de potencial entre espiras adjacentes.

Bifilar Cooper no circuito DC

Em um enrolamento bifilar, onde as correntes contínuas nas voltas adjacentes têm direções opostas e a mesma magnitude (ou seja, tal imagem é observada com uma corrente contínua em uma bobina feita do tipo "bifilar" de Cooper), o campo magnético total de a bobina será igual a zero porque os campos magnéticos em cada par de voltas se neutralizam. Como resultado, uma bobina desse tipo se comportará em relação à corrente contínua como um condutor de pura resistência ativa e não apresentará nenhuma indutância. É assim que os resistores de fio são enrolados.

Cooper bifilar em um circuito de corrente alternada

Quando uma corrente alternada é aplicada através de uma bobina cujas espiras estão dispostas umas em relação às outras do tipo «bifilar» de Cooper, o padrão do campo magnético dependerá principalmente da frequência da corrente. E se o comprimento do fio em tal bobina for proporcional ao comprimento de onda da corrente alternada que passa por ele, então o campo magnético externo em tal bobina pode realmente ser obtido como em uma longa linha ou antena.