Dve vrsti bifilarnih tuljav — Teslov bifilar in Cooperjev bifilar

Funkcionalno lahko ločimo dve posebni vrsti bifilarne tuljave vzporedno navitje: pri tuljavah prve vrste so tokovi v sosednjih ovojih usmerjeni v isto smer, pri tuljavah druge vrste pa tokovi v sosednjih ovojih tečejo v nasprotnih smereh. Izrazit predstavnik prve vrste tuljav je znana bifilarna tuljava Nikola Tesla, primer tuljave drugega tipa je Cooperjeva bifilarna tuljava.

Obe vrsti tuljav sta nenavadni v tem, da namesto navijanja tuljave na tuljavo z eno žico, sta ti tuljavi naviti hkrati z dvema žicama, nato pa sta ti žici povezani zaporedno: v tuljavi tipa Tesla je konec (običajno ) enega dela tuljave je povezan z izvorom, drugi del, medtem ko proste žice končane tuljave potekajo na različnih straneh, pri Cooperjevem bifilaru pa sta konca obeh delov tuljave združena na eni strani, medtem ko njegove proste žice izstopajo iz druge strani.Opisani načini navijanja se uporabljajo v cilindričnih in ploščatih različicah bifilarnih tuljav.

Rezultat so tuljave, ki se v tokokrogih DC in AC obnašajo radikalno drugače. Poglejmo, kakšne so značilnosti teh tuljav in kako se bodo te tuljave obnašale z različnimi vrstami toka, ki teče skozi njih.

Teslov bifilar v enosmernem tokokrogu

Ko enosmerni tok teče skozi tuljavo, se okoli vsakega njenega zavoja pojavi trajno magnetno polje, sorazmerno z velikostjo tega toka. In s seštevanjem magnetnih polj (magnetne indukcije B) vsakega naslednjega ovoja z magnetnimi polji prejšnjih ovojev dobimo skupno magnetno polje tuljave.

V tem primeru za enosmerni Teslov bifilar ni pomembno, da sta dva dela tuljave povezana med seboj zaporedno, pomembno pa je, da imajo tokovi v vsakem njenem ovoju enako velikost in smer , kot če bi bila tuljava navita z eno trdno žico - induktivnost (sorazmernost koeficienta med tokom v tuljavi in ​​magnetnim tokom, ki ga ustvarja) se izkaže za popolnoma enako, magnetno polje bo enake velikosti kot običajna tuljava enake oblike z enakim številom ovojev.

Bifilar Tesla v izmeničnem tokokrogu

Ko skozi bifilarno Teslovo tuljavo teče izmenični tok, se karakteristična tuljava začne manifestirati kot izrazita obračalna kapacitivnost, ki je sposobna celo "nevtralizirati" induktivnost na resonančni frekvenci. Zavoji, ki se nahajajo relativno drug proti drugemu, tako da je potencialna razlika med njimi v vsakem paru največja, so analog kondenzatorja, ki je vzporedno povezan s tuljavo.

Izkazalo se je, da bo taka bifilarna tuljava prenesla neoviran izmenični tok na določeni (resonančni) frekvenci, ki zagotavlja samo aktivni upor, kot da bi šlo za visokokakovostno vzporedno oscilatorsko vezje in ne za tuljavo. Če je taka tuljava priključena na tokokrog vzporedno z virom izmeničnega EMF, lahko akumulira energijo na resonančni frekvenci kot vzporedni nihajni krog, kjer je energija sorazmerna s kvadratom potencialne razlike med sosednjimi ovoji.

Bifilar Cooper v enosmernem tokokrogu

V bifilnem navitju, kjer imajo enosmerni tokovi v sosednjih zavojih nasprotno smer in enako velikost (tako sliko namreč opazimo pri enosmernem toku v tuljavi iz Cooperjevega "bifilarnega" tipa), je skupno magnetno polje bo tuljava enaka nič, ker se magnetna polja v vsakem paru ovojev nevtralizirajo. Posledično se bo tuljava tega tipa glede na enosmerni tok obnašala kot prevodnik s čistim aktivnim uporom in ne bo kazala nobene induktivnosti. Tako so naviti žični upori.

Cooperjev bifilar v krogu izmeničnega toka

Ko se izmenični tok uporablja skozi tuljavo, katere zavoji so razporejeni relativno drug proti drugemu v Cooperjevem "bifilarnem" tipu, bo vzorec magnetnega polja odvisen predvsem od frekvence toka. In če se izkaže, da je dolžina žice v takšni tuljavi sorazmerna z valovno dolžino izmeničnega toka, ki teče skozi njo, potem lahko zunanje magnetno polje na takšni tuljavi dejansko dobimo kot na dolgi liniji ali anteni.