兩種類型的雙線線圈——特斯拉雙線和庫珀雙線
在功能上,可以區分兩種特殊類型 雙線線圈 並聯繞組:對於第一種線圈,相鄰匝中的電流方向相同,而對於第二種線圈,相鄰匝中的電流方向相反。第一類線圈的突出代表就是大家熟知的雙線線圈 尼古拉·特斯拉, 第二種線圈的例子是 Cooper 雙線線圈。
這兩種線圈的不同尋常之處在於,它們不是用單根導線將線圈纏繞在線圈上,而是用兩根導線同時纏繞這些線圈,然後將這些導線串聯連接:在特斯拉型線圈中,末端(通常) 線圈的一部分連接到原點,另一部分連接到原點,而成品線圈的自由導線在它的不同側展開,在 Cooper 雙線中,線圈兩部分的末端組合在一側,而其自由電線從另一側伸出。所描述的繞組方法用於雙線線圈的圓柱形和扁平形版本。
結果是線圈在直流和交流電路中的表現完全不同。讓我們看看這些線圈的特性是什麼,以及這些線圈在不同類型的電流流過時會有怎樣的表現。
直流電路中的特斯拉雙線
當直流電流流過線圈時,在線圈的每一匝周圍都會出現與電流大小成正比的永久磁場。並且通過將每個後續匝的磁場(磁感應強度 B)與之前匝的磁場相加,我們得到線圈的總磁場。
在這種情況下,對於直流特斯拉雙線,線圈的兩部分相互串聯並不重要,重要的是其每一匝中的電流具有相同的大小和方向,就好像線圈是用一根實心線纏繞的一樣 - 電感(線圈中的電流與其產生的磁通量之間的係數的比例)結果完全相同,磁場將具有相同的大小與相同形狀、相同匝數的傳統線圈相同。
交流電路中的雙線特斯拉
當交流電通過雙線特斯拉線圈時,特徵線圈開始表現為明顯的轉向電容,甚至能夠“中和”諧振頻率下的電感。匝數相對於彼此定位,因此每對匝數之間的電勢差最大,類似於與線圈並聯連接的電容器。
事實證明,這樣的雙線線圈會在一定(諧振)頻率下暢通無阻地通過交流電,只提供有源電阻,就好像它是一個高質量的並聯振盪電路,而不是線圈。這種線圈與交變電動勢源並聯連接到電路中,可以在諧振頻率下積累能量作為並聯振盪電路,其中能量與相鄰匝間電位差的平方成正比。
直流電路中的雙線庫珀
在雙線繞組中,相鄰匝間的直流電流方向相反,大小相同(即用“雙線”型庫柏線圈製成的直流電觀察到這樣的圖),總磁場為線圈將為零,因為每對匝中的磁場相互抵消。結果,這種類型的線圈相對於直流電錶現為純有源電阻的導體,並且不會表現出任何電感。這就是線電阻的纏繞方式。
交流電路中的庫柏雙線
當通過線圈施加交流電時,線圈的匝數彼此相對排列為庫珀的“雙線”型,磁場的模式將主要取決於電流的頻率。如果這種線圈中的導線長度與通過它的交流電的波長相稱,那麼實際上可以像在長線或天線上一樣獲得這種線圈上的外部磁場。