Noong 1831, ipinaliwanag ni Michael Faraday ang teorya ng electromagnetic induction pang-agham. Ang term inductance ay, ang kapasidad ng conductor upang salungatin ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan nito at induces emf. Mula sa mga batas sa induction ng Faraday, isang puwersang electromotive (EMF) o boltahe ang sapilitan ang konduktor dahil sa pagbabago sa magnetic field sa pamamagitan ng circuit. Ang prosesong ito ay nakasaad bilang electromagnetic induction. Kinokontra ng sapilitan na boltahe ang rate ng pagbabago ng kasalukuyang Ito ay kilala bilang batas ni Lenz at ang sapilitan na boltahe ay tinatawag na back EMF. Ang inductance ay nahahati sa dalawang uri. Ang mga ito ay, Self-inductance at mutual inductance. Ang artikulong ito ay tungkol sa pagtuturo sa isa't isa ng dalawang coil o conductor.
Ano ang Mutual Inductance?
Kahulugan: Ang mutual inductance ng dalawang coil ay tinukoy bilang emf na sapilitan dahil sa magnetic field sa isang coil na tutol sa pagbabago ng kasalukuyang at boltahe sa isa pang coil. Nangangahulugan iyon na ang dalawang coil ay magnetically naka-link magkasama dahil sa pagbabago sa magnetiko pagkilos ng bagay Ang magnetic field o pagkilos ng bagay ng isang coil ay nag-uugnay sa isa pang coil. Ito ay tinukoy ni M.
Ang kasalukuyang dumadaloy sa isang coil ay nagpapahiwatig ng boltahe sa isa pang coil dahil sa pagbabago ng magnetic flux. Ang halaga ng magnetic flux na naka-link sa dalawang coil ay direktang proporsyonal sa mutual inductance at kasalukuyang pagbabago.
Teoryang Mutual Inductance
Napakadali ng teorya nito at maiintindihan ito sa pamamagitan ng paggamit ng dalawa o higit pang mga coil. Inilarawan ito ng isang Amerikanong siyentista na si Joseph Henry noong ika-18 siglo. Ito ay tinukoy bilang isa sa mga pag-aari ng coil o conductor na ginamit sa circuit. Ang pag-aari inductance ay, kung ang kasalukuyang sa isang coil ay nagbabago sa oras, pagkatapos ay ang EMF ay mag-uudyok sa isa pang coil.
Ipinakilala ni Oliver Heaviside ang term inductance sa taong 1886. Ang pag-aari ng mutual inductance ay ang gumaganang prinsipyo ng marami mga sangkap ng kuryente na tumatakbo sa magnetic field. Halimbawa, ang transpormer ay isang pangunahing halimbawa ng mutual inductance.
Ang pangunahing drawback ng mutual inductance ay, ang pagtagas ng inductance ng isang coil ay maaaring makagambala sa pagpapatakbo ng isa pang coil na gumagamit ng electromagnetic induction. Upang mabawasan ang pagtulo, kinakailangan ang electrical screening
Ang pagpoposisyon ng dalawang coil sa circuit ay nagpapasiya ng dami ng mutual inductance na nag-uugnay sa isa sa iba pang coil.
Pormula ng Mutual Inductance
Ang formula ng dalawang coil ay ibinibigay bilang
M = (μ0.μr. N1. N2. A) / L
Kung saan μ0 = pagkamatagusin ng libreng puwang = 4π10-dalawa
μ = pagkamatagusin ng malambot na core ng bakal
N1 = pagliko ng coil 1
N2 = pagliko ng coil 2
A = cross-sectional area sa mdalawa
L = haba ng likaw sa metro
Yunit ng Mutual Inductance
Ang yunit ng mutual inductance ay kg. mdalawa.s-2.TO-2
Ang halaga ng inductance ay gumagawa ng boltahe ng isang boltahe dahil sa rate ng pagbabago ng kasalukuyang 1Ampere / segundo.
Ang SI unit ng mutual inductance ay si Henry. Kinuha ito mula sa American scientist na si Joseph Henry, na nagpaliwanag ng hindi pangkaraniwang bagay ng dalawang coil.
Ang Dimensyon ng Mutual Inductance
Kapag ang dalawa o higit pang mga coil ay na-link nang magkakasama sa parehong magnetikong pagkilos ng bagay, pagkatapos ang boltahe na sapilitan sa isang coil ay proporsyonal sa rate ng pagbabago ng kasalukuyang sa isa pang coil. Ang kababalaghan na ito ay tinukoy bilang mutual inductance.
Isaalang-alang ang kabuuang inductance sa pagitan ng dalawang coil ay L dahil sa M = √ (L1L2) = L
Ang sukat ng ito ay maaaring tukuyin bilang ang ratio ng mga potensyal na pagkakaiba sa rate ng pagbabago ng kasalukuyang. Ito ay ibinigay bilang
Dahil M = √L1L2 = L
L = € / (dI / dt)
Kung saan € = sapilitan EMF = tapos na ang trabaho / singil sa kuryente patungkol sa oras = M. Ldalawa. T-dalawa/ IT = M.Ldalawa.T-3. Ako-1o € = M. L-2. T-3. A-1(Dahil ako = A)
Para sa inductance,
ϕ = LI
L = ϕ / A = (B. Ldalawa) / SA
Kung saan B = magnetic field = (MLT-dalawa) / LT-1AT = MT-2SA-1
Magnetic flux ϕ = BLdalawa= MT-2LdalawaSA-1
kapalit na halaga ng B at ϕ ay higit sa pormula L
L = MT-dalawaLdalawa.TO-2
Ang sukat ng mutual inductance kapag L1 at L2 ay pareho ay ibinigay bilang
M = L / (T-dalawaLdalawa.TO-2)
M = LTdalawaLdalawa.TO-2
Paggaling
Sundin ang proseso upang makuha ang paghuhula ng kapwa inductance .
Ang ratio ng EMF na sapilitan sa isang coil at ang rate ng pagbabago ng kasalukuyang sa isa pang coil ay magkasamang inductance.
Isaalang-alang ang dalawang coil na L1 at L2 tulad ng ipinakita sa figure sa ibaba.
Dalawang Coil
Kapag ang kasalukuyang sa L1 ay nagbabago ng oras, pagkatapos ay ang magnetic field din ay nagbabago sa oras at binabago ang magnetic flux na naka-link sa pangalawang coil L2. Dahil sa pagbabago ng magnetic flux na ito, ang isang EMF ay sapilitan sa unang likid na L1.
Gayundin, ang rate ng pagbabago ng kasalukuyang sa unang likaw ay nagpapahiwatig ng EMF sa pangalawang likaw. Samakatuwid ang EMF ay sapilitan sa dalawang coil L1 at L2.
Ito ay ibinigay bilang
€ = M (dI1 / dt)
M = € / (dI1 / dt). … .. Eq 1
Kung € = 1 volt at dI1 / dt = 1Amp, kung gayon
M = 1 Henry
Gayundin,
Ang rate ng pagbabago ng kasalukuyang sa isang coil ay gumagawa ng magnetic flux sa unang coil at naiugnay sa pangalawang coil. Pagkatapos mula sa mga batas ng electromagnetic induction ng Faraday (ang sapilitan na boltahe ay direktang proporsyonal sa rate ng pagbabago ng naka-link na magnetic flux) sa pangalawang likaw, ang sapilitan na EMF ay ibinibigay bilang
€ = M / (dI1 / dt) = d (MI1) / dt… .. Eq 2
€ = N2 (dϕ12 / dt) = d (N2ϕ12) / dt… eq 3
Sa pamamagitan ng pagpapantay sa eq 2 at 3
MI1 = N2ϕ12
M = (N2ϕ12) / I1 Henry
Kung saan ang M = mutual inductance
€ = mutual inductance EMF
N2 = walang mga pagliko sa unang coil L1
I1 = kasalukuyang sa unang coil
ϕ12 = magnetic flux na naka-link sa dalawang coil.
Ang mutual inductance sa pagitan ng dalawang coil ay nakasalalay sa walang mga pagliko sa pangalawang likaw o katabing coil at ang lugar ng cross-section
Distansya sa pagitan ng dalawang coil.
Ang EMF na sapilitan sa unang likid dahil sa rate ng pagbabago ng pagkilos ng bagay ay ibinigay bilang,
E = -M12 (dI1 / dt)
Ang minus sign ay nagpapahiwatig ng pagtutol sa rate ng pagbabago ng kasalukuyang sa unang coil kapag ang EMF ay sapilitan.
Mutual Inductance ng Dalawang Coil
Ang mutual inductance ng dalawang coil ay maaaring madagdagan sa pamamagitan ng paglalagay ng mga ito sa isang malambot na core ng bakal o sa pamamagitan ng pagdaragdag ng hindi ng mga liko ng dalawang coil. Ang pag-uugnay ng pagkakaisa ay umiiral sa pagitan ng dalawang coil kapag mahigpit silang nasugatan sa isang malambot na core ng bakal. Ang tagas ng pagkilos ng bagay ay maliit.
Kung ang distansya sa pagitan ng dalawang coil ay maikli, kung gayon ang magnetic flux na ginawa sa unang coil ay nakikipag-ugnay sa lahat ng mga liko ng pangalawang coil, na nagreresulta sa malaking EMF at mutual inductance.
Mutual Inductance ng Dalawang Coil
Kung ang dalawang coil ay mas malayo at hiwalay sa bawat isa sa magkakaibang mga anggulo, kung gayon ang sapilitan na magnetic flux sa unang likaw ay bumubuo ng mahina o maliit na EMF sa pangalawang likaw. Samakatuwid ang mutual inductance ay magiging maliit din.
Dalawang Coil Malayo sa bawat Isa
Sa gayon ang halaga ng ito higit sa lahat ay nakasalalay sa pagpoposisyon at spacing ng dalawang coil sa isang malambot na core ng bakal. Isaalang-alang ang pigura, na nagpapakita na ang dalawang coil ay mahigpit na nasugatan ng isa sa tuktok ng malambot na core ng bakal.
Ang mga coil ay Mahigpit na Sugat
Ang pagbabago ng kasalukuyang sa unang likaw ay gumagawa ng isang magnetic field at ipinapasa ang mga magnetikong linya sa pamamagitan ng pangalawang likaw, na ginagamit upang makalkula ang parehong inductance.
Ang mutual inductance ng dalawang coil ay ibinibigay bilang
M12 = (N2ϕ12) / I1
M21 = (N1ϕ21) / I2
Kung saan ang M12 = magkasamang inductance ng unang coil hanggang pangalawang likaw
M21 = mutual inductance ng pangalawang likaw sa fist coil
N2 = pagliko ng pangalawang likaw
N1 = pagliko ng unang likid
I1 = kasalukuyang dumadaloy sa paligid ng unang coil
I2 = kasalukuyang dumadaloy sa paligid ng pangalawang likaw.
Kung ang pagkilos ng bagay na naka-link sa L1 at L2 ay kapareho ng kasalukuyang dumadaloy sa paligid ng mga ito, kung gayon ang kapwa inductance ng unang likid sa pangalawang likaw ay ibinibigay bilang M21
Ang mutual inductance ng dalawang coil ay maaaring tukuyin bilang M12 = M21 = M
Kaya, ang dalawang coil higit sa lahat ay nakasalalay sa laki, pagliko, posisyon, at spacing sa pagitan ng dalawang coil.
Ang self-inductance ng unang coil ay
L1 = (μ0.μr.N1dalawa.A) / L
Ang self-inductance ng pangalawang coil ay
L2 = (μ0.μr.Ndalawa.A) / L
I-cross-multiply ang dalawang mga formula sa itaas
Pagkatapos ang kapwa inductance ng dalawang coil, na umiiral sa pagitan ng mga ito ay ibinigay bilang
Mdalawa= L1. L2
M = √ (L1.L2) Henry
Ang equation sa itaas ay nagbibigay ng magnetic flux = 0
100% magnetikong pagkabit sa pagitan ng L1 at L2
Coupling Coefficient
Ang maliit na bahagi ng magnetic flux na naka-link sa dalawang coil sa kabuuang magnetic flux sa pagitan ng mga coil ay kilala bilang coefficient ng pagkabit at ito ay sinasabihan ng 'k'. Ang koepisyent ng pagkabit ay tinukoy bilang ang ratio ng bukas na circuit sa aktwal na ratio ng boltahe at ang ratio ng magnetic flux na nakuha sa parehong mga coil. Dahil ang magnetic flux ng isang coil ay nag-uugnay sa isa pang coil.
Ang koepisyent ng pagkabit ay tumutukoy sa inductance ng isang inductor. Kung ang koepisyent na pagkabit ng k = 1, kung gayon ang dalawang coil ay isinama nang mahigpit. Kaya, ang lahat ng mga linya ng magnetic flux ng isang coil ay pinutol ang lahat ng mga liko ng isa pang coil. Samakatuwid ang mutual inductance ay ang geometric na kahulugan ng mga indibidwal na inductances ng dalawang coil.
Kung ang mga inductance ng dalawang coil ay pareho (L1 = L2), kung gayon ang mutual inductance sa pagitan ng dalawang coil ay katumbas ng inductance ng isang solong coil. Ibig sabihin,
M = √ (L1. L2) = L
kung saan ang L = inductance ng isang solong coil.
Coupling Factor sa pagitan ng Mga Coil
Ang kadahilanan ng pagkabit sa pagitan ng mga coil ay maaaring kinatawan bilang 0 at 1
Kung ang kadahilanan ng pagkabit ay 1, kung gayon walang inductive na pagkabit sa pagitan ng mga coil.
Kung ang kadahilanan ng pagkabit ay 0, pagkatapos ay mayroong isang maximum o buong pasaklaw na pagkabit sa pagitan ng mga coil.
Ang inductive na pagkabit ay kinakatawan sa 0 at 1, ngunit hindi sa mga porsyento.
Halimbawa, kung k = 1 kung gayon ang dalawang coil ay ganap na isinama
Kung k> 0.5, kung gayon ang dalawang coil ay mahigpit na isinama
Kung k<0.5, then the two coils are coupled loosely.
Upang makahanap ng koepisyent na kadahilanan ng pagkabit sa pagitan ng dalawang mga coil, dapat ilapat ang sumusunod na equation,
K = M / √ (L1. L2)
M = k. √ (L1. L2)
Kung saan ang L1 = inductance ng unang coil
L2 = inductance ng pangalawang likaw
M = magkasamang inductance
K = kadahilanan ng pagkabit
Mga Aplikasyon
Ang mga aplikasyon ng mutual inductance ay,
- Transpormer
- Mga Elektronikong Motors
- Mga Tagabuo
- Iba pang mga de-koryenteng aparato, na gumagana sa isang magnetic field.
- Ginamit sa pagkalkula ng mga eddy na alon
- Pagproseso ng digital signal
Sa gayon ito ay tungkol sa lahat isang pangkalahatang ideya ng kapwa inductance - kahulugan, pormula, yunit, derivation, kadahilanan ng pagkabit, koepisyent na pagkabit, at mga application. Narito ang isang katanungan para sa iyo, Ano ang disbentaha ng parehong inductance sa pagitan ng dalawang coil?
