¿Qué es una bobina toroidal?

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radiateur de processeur sur carte-mère de type atx image by dead_account from Fotolia.com

Un solenoide es un electroimán formado a partir de un cable que lleva la corriente. Los electroimanes tienen campos magnéticos creados por corrientes. El alambre de un solenoide se forma a menudo en una bobina helicoidal, y una pieza de metal, generalmente hierro, se inserta en el interior. Cuando un solenoide está doblado en la forma de un círculo o anillo, se lo llama un toroide.

Características

Un toroide tiene un campo magnético en el interior de sí mismo que forma una serie de círculos concéntricos. Fuera de él, el campo es nulo. La fuerza de este campo magnético depende del número de espiras que el toroide tiene en su cuerpo. El campo no es uniforme: es más fuerte cerca de la parte interior del anillo y más débil cerca de la parte exterior. Esto significa que si r es el radio del transformador, el campo magnético disminuye a medida que r se hace más grande.

Física

Los toroides son valiosos porque, como todos los solenoides, son inductores. Los inductores puede inducir o causar corrientes que se crean en bobinas cercanas. Fueron inventadas en agosto de 1831 por el físico Inglés Michael Faraday. Fue Faraday quien descubrió que un campo magnético variable puede inducir una tensión en un cable cercano, y esto se llama la Ley de Inducción de Faraday. Los toroides también tienen lo que se conoce como auto-inductancia, que es un tipo de resistencia. El toroide resiste o lucha contra los cambios en su propia corriente, ya sea para hacerla más grande o más pequeña. La fuerza de la auto-inductancia depende del número de bobinas del toroide y de la fuente de CA.

Transformadores toroidales

Los transformadores se hacen con un par de solenoides envueltos alrededor de un núcleo de metal, que es por lo general de una ferrita. Los transformadores toroidales son dos bobinas envueltas alrededor de un metal, ferrita o acero de silicio, en forma de anillo. Las bobinas están bien envueltas en diferentes áreas o colocadas una sobre otra. Son preferentemente usados para RF o transformadores de frecuencia de radio, donde se utilizan para aumentar o disminuir las tensiones de las fuentes de energía, y para aislar las diferentes partes en un circuito. Los transformadores de RF se utilizan también para la adaptación de impedancia, lo que significa que ayudan a conectar partes de entrada y de salida de los diferentes circuitos.

Desventajas y ventajas

Los toroides tienen algunas desventajas más que los solenoides regulares. Son más difíciles de bobinar y también de sintonizar. Sin embargo, son más eficientes en la producción de inductancias necesarias. Para la misma inductancia que un solenoide regular, un toroide requiere menos vueltas, y puede hacerse más pequeño en tamaño. Otra ventaja es que, dado que el campo magnético está confinado en el interior, los toroides y transformadores toroidales se pueden colocar cerca de otros componentes electrónicos sin preocupación acerca de las interacciones inductivas no deseadas.

Usos

Los toroides se utilizan en las telecomunicaciones, dispositivos médicos, instrumentos musicales, amplificadores, balastos y más. Un tokamak es un dispositivo de fusión nuclear que emplea un campo magnético para confinar el plasma. El plasma es un gas que contiene electrones libres e iones, y aparece sólo a altas temperaturas. El confinamiento del plasma en un tokamak se hace con el uso de un toroide.