Calculateur de bobine hélicoïdale

Une bobine hélicoïdale est un conducteur enroulé en spires autour d'un support cylindrique. Lorsqu'un courant circule, les spires renforcent mutuellement leurs champs et créent un champ magnétique le long de l'axe. On trouve des bobines dans les électroaimants, relais, capteurs, filtres audio, circuits radio, convertisseurs de puissance et appareils de laboratoire. Leur comportement dépend de la géométrie, du conducteur, de la fréquence et des matériaux magnétiques voisins. Ce calculateur fournit une estimation explicite pour un solénoïde à air, monocouche et bobiné uniformément. L'inductance est estimée par la relation du solénoïde long : perméabilité du vide multipliée par le carré du nombre de spires et la section, puis divisée par la longueur de la bobine. Le rayon de la section est la moitié du diamètre. Augmenter les spires ou le diamètre accroît l'inductance, tandis qu'allonger le bobinage la réduit. Le modèle suppose un noyau d'air et un champ assez uniforme à l'intérieur. Les bobines courtes et épaisses ont des effets d'extrémité plus marqués ; des formules spécialisées ou une simulation électromagnétique sont préférables pour la précision. La longueur approximative du fil est la circonférence d'une spire multipliée par leur nombre. La résistance en continu est la résistivité multipliée par la longueur du fil, divisée par sa section. Près de la température ambiante, la résistivité du cuivre vaut environ 1.68 fois dix puissance moins huit ohms mètres, mais température, alliage, espacement isolant, connexions et trajet du fil influent sur la mesure. L'estimation omet aussi les effets de peau et de proximité, qui augmentent la résistance effective avec la fréquence. L'induction magnétique utilise la formule du solénoïde idéal fondée sur les spires par unité de longueur et le courant. La réactance inductive vaut deux pi fois la fréquence fois l'inductance. En combinant réactance et résistance comme composantes perpendiculaires, on obtient le module de l'impédance. Les pertes cuivre valent le carré du courant multiplié par la résistance ; le facteur de qualité est la réactance divisée par la résistance. Ces résultats aident à comparer les bobinages, mais saturation et pertes du noyau doivent être étudiées séparément avec un noyau magnétique. Considérez les résultats comme une première estimation d'ingénierie. Vérifiez que le fil supporte le courant et dissipe la chaleur sans danger, que le bobinage tient sur le support et que l'isolant répond à la tension requise. En radiofréquence, incluez la capacité parasite et l'autorésonance ; au-delà de celle-ci, le modèle simple d'inductance ne s'applique plus. Pour les électroaimants puissants, vérifiez échauffement, facteur de marche, forces mécaniques et limites d'alimentation. Validez les conceptions finales par des composants mesurés ou un solveur de champ adapté.