Par Kim Lewis
Mis à jour le 24 mars 2022
Un solénoïde est un électro-aimant fabriqué en enroulant un fil conducteur dans une bobine hélicoïdale qui transporte le courant électrique. Le champ magnétique résultant peut être intensifié en insérant un noyau ferromagnétique tel que du fer. Lorsque le solénoïde est transformé en boucle fermée, la structure est appelée tore :une bobine en forme de beignet qui concentre son champ à l'intérieur.
Un tore confine entièrement son flux magnétique dans le noyau. Le champ interne suit des cercles concentriques, tandis que le champ externe est effectivement nul, réduisant ainsi les interférences avec les circuits à proximité. L'intensité du champ est proportionnelle au nombre de tours et inversement liée à la distance radiale :le flux est plus fort près du rayon intérieur et diminue vers le bord extérieur.
Les tores servent d'inducteurs, exploitant la loi d'induction de Faraday découverte par Michael Faraday en 1831. Un courant changeant induit une tension dans les bobines adjacentes, et l'auto-inductance d'un tore résiste aux changements de son propre courant. L'ampleur de cette auto-inductance dépend des tours de bobine, du matériau du noyau et de la source CA appliquée.
En enroulant deux bobines toroïdales ou plus autour d'un noyau commun en ferrite ou en acier au silicium, les fabricants créent des transformateurs toroïdaux. Ces appareils excellent dans les applications RF, où ils augmentent ou diminuent la tension, isolent des sections d'un circuit et effectuent une adaptation d'impédance pour connecter des composants avec des impédances différentes.
Même si le bobinage d'un tore peut demander plus de main-d'œuvre qu'un solénoïde droit, les avantages sont substantiels :moins de tours sont nécessaires pour une inductance donnée, ce qui permet des conceptions compactes et à haut rendement. Le champ magnétique fermé empêche également les couplages inductifs parasites, ce qui rend les tores idéaux pour les assemblages électroniques densément emballés.
Les bobines toroïdales sont omniprésentes dans la technologie moderne :des télécommunications et de l'imagerie médicale à l'amplification audio et aux ballasts LED. Dans la recherche sur la fusion, les tokamaks utilisent des champs magnétiques toroïdaux pour confiner le plasma à haute température, permettant ainsi des expériences de fusion nucléaire contrôlées.