Впервые бифилярная катушка Тесла упоминается в патенте под номером 512340. Патент был зарегистрирован в США в 1894 г. на имя Николы Тесла. Слово «бифилярный» в переводе означает «заполненный двумя» или «двойной». В такой катушке Тесла использовал намотку из двух проводов, которые располагались параллельными рядами, изолированным друг от друга.
Кроме того, в патенте была представлена бифилярная катушка Тесла плоской формы. Такие плоские катушки индуктивности по сравнению с «обычными» катушками, намотанными традиционным способом, сильно отличаются по своим свойствам.
Устройство бифиляра
Бифилярная катушка Тесла изготовлена в виде плоской спирали или соленоида. Бифиляр, в отличии от обычной катушки, имеет 4 выхода. Так как катушка наматывается двумя проводами, то получаются 2 выхода в середине катушки и 2 с краю. В отличии от обычной катушки, имеющий всего 2 выхода — один изнутри, а другой снаружи.
Намотка может быть последовательной и параллельной. Соединение проводов в катушке также возможно как последовательное, так и параллельное. Отсюда возникает 4 возможные варианта использования катушек:
- Намотка проводов последовательная
- Намотка проводов параллельная
- Намотка последовательная
- Намотка параллельная
В бифиляре Теслы соединение производится с началом нечетных витков с концом чётных. Это позволяет сильно увеличить добротность и плотность намотки. Такое устройство бифиляра Тесла определяет его уникальные свойства.
Иногда это устройство путают с трансформатором Тесла, Но трансформатор Тесла, который ещё называют катушкой Тесла, не изготавливается методом бифиляра. Подробнее о нём можно прочитать в этой статье.
Свойства бифилярной катушки Тесла
Бифилярная катушка Теслы была изобретена с целью увеличения собственной ёмкости, чтобы была возможно передавать большую мощность электрического тока. Целью изобретения Теслы было избавиться от применения дополнительных конденсаторов в приборах. Они применялись для нейтрализации самоиндукции, которая возникает в катушках и проводниках.
Изобретение бифилярной катушки Теслы позволило добиться нужного эффекта. Изготовленные по такой технологии катушки не обладают самоиндукцией. Кроме того, емкость такой катушки, полученная в результате такой конструкции, распределяется равномерно. И изменяя форму катушек и их размер, можно легко изменять полученную емкость.
Эти свойства бифиляра было впоследствии применены Александром Мишиным, который разработал свой прибор на основе этой технологии Теслы. Про катушку Мишина можно прочитать в этой статье.
Впервые бифилярная катушка Тесла упоминается в патенте под номером 512340. Патент был зарегистрирован в США в 1894 г. на имя Николы Тесла. Слово «бифилярный» в переводе означает «заполненный двумя» или «двойной». В такой катушке Тесла использовал намотку из двух проводов, которые располагались параллельными рядами, изолированным друг от друга.
Кроме того, в патенте была представлена бифилярная катушка Тесла плоской формы. Такие плоские катушки индуктивности по сравнению с «обычными» катушками, намотанными традиционным способом, сильно отличаются по своим свойствам.
Устройство бифиляра
Бифилярная катушка Тесла изготовлена в виде плоской спирали или соленоида. Бифиляр, в отличии от обычной катушки, имеет 4 выхода. Так как катушка наматывается двумя проводами, то получаются 2 выхода в середине катушки и 2 с краю. В отличии от обычной катушки, имеющий всего 2 выхода — один изнутри, а другой снаружи.
Намотка может быть последовательной и параллельной. Соединение проводов в катушке также возможно как последовательное, так и параллельное. Отсюда возникает 4 возможные варианта использования катушек:
- Намотка проводов последовательная
- Намотка проводов параллельная
- Намотка последовательная
- Намотка параллельная
В бифиляре Теслы соединение производится с началом нечетных витков с концом чётных. Это позволяет сильно увеличить добротность и плотность намотки. Такое устройство бифиляра Тесла определяет его уникальные свойства.
Иногда это устройство путают с трансформатором Тесла, Но трансформатор Тесла, который ещё называют катушкой Тесла, не изготавливается методом бифиляра. Подробнее о нём можно прочитать в этой статье.
Свойства бифилярной катушки Тесла
Бифилярная катушка Теслы была изобретена с целью увеличения собственной ёмкости, чтобы была возможно передавать большую мощность электрического тока. Целью изобретения Теслы было избавиться от применения дополнительных конденсаторов в приборах. Они применялись для нейтрализации самоиндукции, которая возникает в катушках и проводниках.
Изобретение бифилярной катушки Теслы позволило добиться нужного эффекта. Изготовленные по такой технологии катушки не обладают самоиндукцией. Кроме того, емкость такой катушки, полученная в результате такой конструкции, распределяется равномерно. И изменяя форму катушек и их размер, можно легко изменять полученную емкость.
Эти свойства бифиляра было впоследствии применены Александром Мишиным, который разработал свой прибор на основе этой технологии Теслы. Про катушку Мишина можно прочитать в этой статье.
Функционально можно выделить два особых типа бифилярных катушек параллельной намотки: у катушек первого типа токи в соседних витках направлены в одну и ту же сторону, тогда как у катушек второго типа токи соседних витков текут в противоположных направлениях. Яркой представительницей катушек первого типа является знаменитая бифилярная катушка Николы Тесла, пример катушки второго типа — бифилярная катушка Купера.
Оба типа катушек необычны тем, что вместо того чтобы быть намотанными виток к витку одним проводом, данные катушки наматываются одновременно двумя проводами, после чего эти провода соединяются последовательно: у катушки по типу «бифиляр Тесла» конец (условно) одной части катушки соединяется с началом другой ее части, при этом свободные выводы готовой катушки оказываются с разных ее сторон, а у бифиляра Купера концы двух частей катушки объединяются с одной стороны, свободные же выводы ее оказываются с другой стороны. Описанные способы намотки применяются как в цилиндрическом, так и в плоском исполнении бифилярных катушек.
В результате получаются катушки, ведущие себя принципиально по разному в цепях постоянного и переменного тока. Давайте рассмотрим, в чем же заключаются особенности данных намоток, и как данные катушки поведут себя при различных типах тока через них.
Бифиляр Тесла в цепи постоянного тока
При прохождении постоянного тока через катушку, вокруг каждого ее витка возникает постоянное магнитное поле, пропорциональное величине данного тока. И сложив магнитные поля (магнитные индукции B) каждого последующего витка с магнитными полями предыдущих витков, получим суммарное магнитное поле катушки.
В данном случае, для бифиляра Тесла на постоянном токе, не важно что две части катушки соединены друг с другом последовательно, а важно здесь то, что токи в каждом ее витке имеют одинаковые величину и направление, словно катушка намотана одним цельным проводом — индуктивность (коэффициент пропорциональности между током в катушке и порождаемым им магнитным потоком) получается точно такой же, магнитное поле будет аналогичной величины, что и у обычной катушки такой же формы, с таким же количеством витков.
Бифиляр Тесла в цепи переменного тока
При прохождении через катушку типа «бифиляр Тесла» переменного тока, характерная намотка начинает проявлять себя ярко выраженной межвитковой емкостью, которая даже в состоянии «нейтрализовать» индуктивность на резонансной частоте. Витки, расположенные по отношению друг к другу так, что разность потенциалов между ними в каждой паре максимальна, представляют собой аналог параллельно подключенного к катушке конденсатора.
Выходит, что переменный ток определенной (резонансной) частоты такая бифилярная катушка пропустит беспрепятственно, оказав лишь активное сопротивление, словно это параллельный колебательный контур высокой добротности, а не катушка. Будучи включена в цепь параллельно источнику переменной ЭДС, такая катушка в состоянии накапливать энергию на резонансной частоте как параллельный колебательный контур, где энергия пропорциональна квадрату разности потенциалов между соседними витками.
Бифиляр Купера в цепи постоянного тока
У бифилярной катушки, где постоянные токи в соседних витках имеют противоположные направления и одинаковую величину (а именно такая картина наблюдается при постоянном токе в катушке, выполненной по типу «бифиляр Купера»), суммарное магнитное поле катушки окажется равно нулю, так как магнитные поля в каждой паре витков друг друга нейтрализуют. В итоге катушка данного типа будет вести себя по отношению к постоянному току как проводник с чисто активным сопротивлением, и никакой индуктивности не проявит. Так наматывают проволочные резисторы.
Бифиляр Купера в цепи переменного тока
При подаче переменного тока через катушку, витки которой расположены по отношению друг к другу по типу «бифиляра Купера», картина магнитного поля будет зависеть главным образом от частоты тока. И если длина провода в такой катушке окажется соизмерима с длиной волны пропускаемого через нее переменного тока, то и внешнее магнитное поле на такой катушке может быть реально получено как на длинной линии или антенне.