Dva typy bifilárních cívek — Tesla bifilar a Cooper bifilar

Funkčně lze rozlišit dva speciální typy bifilární cívky paralelní vinutí: u cívek prvního typu směřují proudy v sousedních závitech stejným směrem, zatímco u cívek druhého typu proudy v sousedních závitech tečou v opačných směrech. Výrazným představitelem prvního typu cívky je známá bifilární cívka Nikola TeslaPříkladem cívky druhého typu je Cooperova bifilární cívka.

Oba typy cívek jsou neobvyklé v tom, že místo navíjení cívky na cívku s jediným drátem jsou tyto cívky navinuty současně dvěma dráty, načež jsou tyto dráty zapojeny do série: u cívky typu Tesla je konec (konvenčně ) jedné části cívky je připojena k počátku, její druhá část, přičemž volné dráty hotové cívky vybíhají na její různé strany a v Cooperově bifilárně jsou konce obou částí cívky spojeny na jedna strana, zatímco její volné dráty vybíhají z druhé strany.Popsané způsoby navíjení se používají ve válcové i ploché verzi bifilárních cívek.

Výsledkem jsou cívky, které se ve stejnosměrných a střídavých obvodech chovají radikálně odlišně. Podívejme se, jaké jsou vlastnosti těchto cívek a jak se tyto cívky budou chovat při různých typech proudu, který jimi protéká.

Tesla bifilar ve stejnosměrném obvodu

Když cívkou protéká stejnosměrný proud, kolem každého jejího závitu se objeví permanentní magnetické pole úměrné velikosti tohoto proudu. A sečtením magnetických polí (magnetických indukcí B) každého následujícího závitu s magnetickými poli předchozích závitů dostaneme celkové magnetické pole cívky.

V tomto případě pro stejnosměrný Tesla bifilar nezáleží na tom, že dvě části cívky jsou vzájemně spojeny v sérii, ale důležité je, že proudy v každém z jejích závitů mají stejnou velikost a směr , jako by byla cívka navinutá jedním plným drátem - indukčnost (úměrnost koeficientu mezi proudem v cívce a jím generovaným magnetickým tokem) se ukáže být úplně stejná, magnetické pole bude mít stejnou velikost. jako u konvenční cívky stejného tvaru se stejným počtem závitů.

Bifilární Tesla v AC obvodu

Při průchodu střídavého proudu bifilární Teslovou cívkou se charakteristická cívka začne projevovat jako výrazná točivá kapacita, která je dokonce schopna "neutralizovat" indukčnost na rezonanční frekvenci. Závity, umístěné vůči sobě navzájem tak, že potenciální rozdíl mezi nimi v každém páru je maximální, jsou analogem kondenzátoru připojeného paralelně k cívce.

Ukazuje se, že taková bifilární cívka bude nerušeně procházet střídavým proudem o určité (rezonanční) frekvenci a bude poskytovat pouze aktivní odpor, jako by se jednalo o vysoce kvalitní paralelní oscilátorový obvod, nikoli cívku. Je-li připojena k obvodu paralelně se zdrojem střídavého EMF, může taková cívka akumulovat energii na rezonanční frekvenci jako paralelní oscilační obvod, kde je energie úměrná druhé mocnině rozdílu potenciálu mezi sousedními závity.

Bifilar Cooper ve stejnosměrném obvodu

V bifilárním vinutí, kde stejnosměrné proudy v sousedních závitech mají opačné směry a stejnou velikost (konkrétně takový obraz je pozorován se stejnosměrným proudem v cívce vyrobené z "bifilárního" typu Cooper), celkové magnetické pole cívka bude rovna nule, protože magnetická pole v každém páru závitů se navzájem neutralizují. V důsledku toho se cívka tohoto typu bude chovat vzhledem ke stejnosměrnému proudu jako vodič čistého aktivního odporu a nebude vykazovat žádnou indukčnost. Takto se navíjejí drátové odpory.

Cooper bifilar v obvodu střídavého proudu

Když je střídavý proud aplikován přes cívku, jejíž závity jsou uspořádány vůči sobě navzájem v Cooperově «bifilárním» typu, bude obrazec magnetického pole záviset hlavně na frekvenci proudu. A pokud se ukáže, že délka drátu v takové cívce je úměrná vlnové délce jí procházejícího střídavého proudu, pak lze vnější magnetické pole na takové cívce skutečně získat jako na dlouhém vedení nebo anténě.