Por Kim Lewis
Actualizado el 24 de marzo de 2022
Un solenoide es un electroimán que se fabrica enrollando un cable conductor en una bobina helicoidal que transporta corriente eléctrica. El campo magnético resultante se puede intensificar insertando un núcleo ferromagnético como el hierro. Cuando el solenoide se transforma en un circuito cerrado, la estructura se llama toroide:una bobina con forma de rosquilla que concentra su campo en su interior.
Un toroide confina su flujo magnético completamente dentro del núcleo. El campo interno sigue círculos concéntricos, mientras que el campo externo es efectivamente cero, lo que reduce la interferencia con los circuitos cercanos. La intensidad del campo es proporcional al número de vueltas e inversamente relacionada con la distancia radial:el flujo es más fuerte cerca del radio interior y disminuye hacia el borde exterior.
Los toroides sirven como inductores, aprovechando la Ley de Inducción de Faraday descubierta por Michael Faraday en 1831. Una corriente cambiante induce un voltaje en bobinas adyacentes, y la autoinductancia de un toroide resiste los cambios en su propia corriente. La magnitud de esta autoinductancia depende de las vueltas de la bobina, el material del núcleo y la fuente de CA aplicada.
Al enrollar dos o más bobinas toroidales alrededor de un núcleo común de ferrita o acero al silicio, los fabricantes crean transformadores toroidales. Estos dispositivos destacan en aplicaciones de RF, donde aumentan o disminuyen el voltaje, aíslan secciones de un circuito y realizan adaptación de impedancia para conectar componentes con diferentes impedancias.
Si bien enrollar un toroide puede requerir más mano de obra que un solenoide recto, los beneficios son sustanciales:se requieren menos vueltas para una inductancia determinada, lo que permite diseños compactos y de alta eficiencia. El campo magnético cerrado también evita el acoplamiento inductivo parásito, lo que hace que los toroides sean ideales para conjuntos electrónicos densamente empaquetados.
Las bobinas toroidales son omnipresentes en toda la tecnología moderna:desde telecomunicaciones e imágenes médicas hasta amplificación de audio y balastros LED. En la investigación de la fusión, los tokamaks emplean campos magnéticos toroidales para confinar plasma a alta temperatura, lo que permite realizar experimentos de fusión nuclear controlados.
