Due tipi di bobine bifilari: Tesla bifilare e Cooper bifilare

Funzionalmente, si possono distinguere due tipi speciali bobine bifilari avvolgimento parallelo: per bobine del primo tipo le correnti nelle spire adiacenti sono dirette nella stessa direzione, mentre per le bobine del secondo tipo le correnti nelle spire adiacenti scorrono in direzioni opposte. Un rappresentante di spicco del primo tipo di bobina è la ben nota bobina bifilare Nicola Tesla, un esempio di bobina del secondo tipo è la bobina bifilare di Cooper.

Entrambi i tipi di bobine sono insoliti in quanto invece di avvolgere una bobina su una bobina con un solo filo, queste bobine vengono avvolte simultaneamente con due fili, dopodiché questi fili sono collegati in serie: in una bobina di tipo Tesla, l'estremità (convenzionalmente ) di una parte della bobina è collegata all'origine, l'altra sua parte, mentre i fili liberi della bobina finita risultano su lati diversi di essa, e nel bifilare di Cooper, le estremità delle due parti della bobina sono unite su un lato, mentre i suoi fili liberi risultano dall'altro lato.I metodi di avvolgimento descritti sono utilizzati sia nelle versioni cilindriche che in quelle piatte delle bobine bifilari.

Il risultato sono bobine che si comportano in modo radicalmente diverso nei circuiti CC e CA. Diamo un'occhiata a quali sono le caratteristiche di queste bobine e come queste bobine si comporteranno con diversi tipi di corrente che le attraversano.

Tesla bifilare nel circuito DC

Quando una corrente continua scorre attraverso la bobina, attorno a ciascuna delle sue spire appare un campo magnetico permanente proporzionale all'entità di quella corrente. E sommando i campi magnetici (induzioni magnetiche B) di ogni spira successiva con i campi magnetici delle spire precedenti, otteniamo il campo magnetico totale della bobina.

In questo caso, per un Tesla bifilare a corrente continua, non importa che le due parti della bobina siano collegate tra loro in serie, ma ciò che è importante qui è che le correnti in ciascuna delle sue spire abbiano la stessa ampiezza e direzione , come se la bobina fosse avvolta con un filo solido - l'induttanza (proporzionalità del coefficiente tra la corrente nella bobina e il flusso magnetico da essa generato) risulta essere esattamente la stessa, il campo magnetico sarà della stessa grandezza come quella di una bobina convenzionale della stessa forma, con lo stesso numero di spire.

Bifilare Tesla nel circuito AC

Quando una corrente alternata passa attraverso una bobina di Tesla bifilare, la bobina caratteristica inizia a manifestarsi come una capacità di rotazione pronunciata, che è persino in grado di "neutralizzare" l'induttanza alla frequenza di risonanza. Le spire, posizionate l'una rispetto all'altra in modo che la differenza potenziale tra loro in ciascuna coppia sia massima, sono un analogo di un condensatore collegato in parallelo alla bobina.

Si scopre che una tale bobina bifilare passerà corrente alternata senza impedimenti a una certa frequenza (risonante), fornendo solo resistenza attiva, come se fosse un circuito oscillatore parallelo di alta qualità e non una bobina. Essendo collegata al circuito in parallelo con la sorgente di EMF alternata, tale bobina può accumulare energia alla frequenza di risonanza come un circuito oscillante parallelo, dove l'energia è proporzionale al quadrato della differenza di potenziale tra spire adiacenti.

Bifilare Cooper nel circuito DC

In un avvolgimento bifilare, dove le correnti continue nelle spire adiacenti hanno direzioni opposte e la stessa grandezza (vale a dire, tale immagine è osservata con una corrente continua in una bobina di tipo "bifilare" di Cooper), il campo magnetico totale di la bobina sarà uguale a zero perché i campi magnetici in ciascuna coppia di spire si neutralizzano a vicenda. Ne consegue che una bobina di questo tipo si comporterà rispetto alla corrente continua come un conduttore di pura resistenza attiva e non presenterà alcuna induttanza. Ecco come vengono avvolte le resistenze a filo.

Cooper bifilare in un circuito a corrente alternata

Quando una corrente alternata viene applicata attraverso una bobina le cui spire sono disposte l'una rispetto all'altra nel tipo «bifilare» di Cooper, l'andamento del campo magnetico dipenderà principalmente dalla frequenza della corrente. E se la lunghezza del filo in una tale bobina risulta essere commisurata alla lunghezza d'onda della corrente alternata che la attraversa, allora il campo magnetico esterno su tale bobina può effettivamente essere ottenuto come su una lunga linea o antenna.