Un solénoïde est un électroaimant formé d'un fil porteur de courant. Les électro-aimants ont des champs magnétiques créés à partir des courants. Le fil d'un solénoïde est souvent formé en une bobine hélicoïdale, et un morceau de métal tel que le fer est souvent inséré à l'intérieur. Quand un solénoïde est plié en forme de cercle ou de beignet, on l'appelle un tore.

Caractéristiques

Un tore a un champ magnétique à l'intérieur de lui-même qui forme une série de cercles concentriques. En dehors de cela, le champ est zéro. La force de ce champ magnétique dépend du nombre de bobines que le tore possède sur son corps. Le champ n'est pas uniforme, car le champ est plus fort près de la partie interne de l'anneau que plus près de la partie externe. Cela signifie que si r est le rayon du transformateur, le champ magnétique diminue à mesure que r devient plus grand.

Physique

Les tores sont précieux car, comme tous les solénoïdes, ils sont inducteurs. Les inducteurs peuvent induire ou créer des courants dans les bobines proches. Ils ont été inventés en août 1831 par le physicien anglais Michael Faraday. C'est Faraday qui a découvert qu'un champ magnétique changeant peut induire une tension dans un fil proche, et c'est ce qu'on appelle la loi d'induction de Faraday. Les tores ont aussi ce qu'on appelle l'auto-inductance, qui est un type de résistance. Le tore résiste ou combat les changements de son propre courant, que ce soit pour le rendre plus grand ou plus petit. La force de l'auto-inductance dépend du nombre de bobines et de la source de courant alternatif du toroïde. Transformateurs toroïdaux
Les transformateurs sont fabriqués à partir d'une paire de solénoïdes enroulés autour d'un noyau métallique généralement en ferrite. . Les transformateurs toroïdaux sont deux bobines enroulées autour d'un métal, tel qu'un ferrite ou un acier au silicium, qui est en forme de beignet. Les bobines sont soit enveloppées dans des zones différentes ou placées l'une sur l'autre. Ils sont préférés pour les transformateurs RF ou radiofréquence, où ils sont utilisés pour augmenter ou diminuer les tensions des sources d'énergie, et pour isoler différentes parties d'un circuit. Les transformateurs RF sont également utilisés pour l'adaptation d'impédance, ce qui signifie qu'ils aident à connecter les parties d'entrée et de sortie de différents circuits.

Inconvénients et avantages

Les tores présentent des inconvénients par rapport aux solénoïdes ordinaires. Ils sont plus difficiles à remonter et à accorder. Cependant, ils sont plus efficaces pour produire les inductances nécessaires. Pour la même inductance qu'un solénoïde normal, un tore nécessite moins de tours et peut être réduit en taille. Un autre avantage est que puisque le champ magnétique est confiné à l'intérieur, les tores et les transformateurs toroïdaux peuvent être placés près d'autres composants électroniques sans se soucier des interactions inductives indésirables.

Utilisations

Les toroïdes sont utilisés dans les télécommunications , appareils médicaux, instruments de musique, amplificateurs, ballasts et plus encore. Un tokamak est un dispositif de fusion nucléaire qui utilise un champ magnétique pour confiner le plasma. Un plasma est un gaz qui contient des électrons et des ions libres et n'apparaît qu'à des températures élevées. Le confinement du plasma dans un tokamak se fait à l'aide d'un tore.