القای متقابل در سیم‌پیچ ها چیست و روابط آن چگونه است؟

القای متقابل بین دو سیم‌پیچ به عنوان خاصیتی از سیم‌پیچ تعریف می‌شود که سبب می­شود یک سیم­ پیچ با تغییر جریان در سیم پیچ دیگر مخالفت کند، که می‌توانید به آن سیم پیچ همسایه بگویید. هنگامی که جریان در سیم‌پیچ همسایه تغییر می‌کند، شار در این سیم پیچ تشکیل می‌شود، و به همین دلیل ، تغییر شار نیروی محرکه الکتریکی در سیم‌­پیچ القا می‌کند و این پدیده به عنوان القای متقابل شناخته‌می‌شود.

بیایید با استفاده از مثال نشان داده‌شده در شکل بالا پدیده القای متقابل را درک کنیم.دو سیم پیچ با نام سیم‌پیچ A و سیم‌پیچ B نزدیک به یکدیگر قرارداده‌می‌شوند. هنگامی که کلید S بسته و جریان در سیم‌پیچ جریان می‌یابد ، شار φ را در سیم‌پیچ A بوجود می آورد و نیروی محرکه الکتریکی در سیم‌پیچ القا می‌شود و اگر با تغییر مقدار مقدار مقاومت[1] (R ) مقدار جریان را تغییر دهید، شار مرتبط با سیم‌پیچ B  بدلیل تغییرات جریان نیز تغییر می‌کند .بنابراین این پدیده مرتبط با شار سیم‌پیچ A با سیم پیچ دیگر ، B را القای متقابل می‌نامند. برای تعیین القای متقابل بین دو سیم‌پیچ ، از عبارت زیر استفاده می‌شود.

در ادامه

این عبارت هنگامی استفاده‌می‌شود که بزرگی نیروی محرکه الکتریکی القای متقابل در سیم‌پیچ و میزان تغییر جریان در سیم‌پیچ همسایه مشخص‌باشد. اگر e_m = 1volt و dI₁/dt = 1  آمپر باشد، سپس این مقدار را در معادله (1) قرار می‌دهیم ، مقدار القاء متقابل را  M = 1 Henry بدست می‌آوریم. از این رو، میتوان القای متقابل را اینگونه تعریف کرد “اگر یک نیروی محرکه 1 ولتی در سیم ­پیچ اولیه القا شود، و جریان با نرخ 1 آمپر بر ثانیه در سیم‌­پیچ ثانویه برقرار باشد، دو سیم ­پیچ ضریب القای متقابل یک هانری[2] خواهند داشت”. اندوکتانس متقابل را میتوان به روش‌هایی دیگری چون عبارت‌های زیر بیان کرد.

معادله 2 و 3 را برابر قراردهید بدست می‌آید:عبارت فوق هنگامی استفاده‌می‌شود که شار ارتباطی (N₂φ₁₂) از یک سیم‌پیچ نسبت به جریان (I₁) جاری‌شده از سیم‌پیچ دیگر مشخص باشد.

مقدار القای متقابل (M) به عوامل زیر بستگی دارد:

• تعداد حلقه در سیم‌پیچ ثانویه یا همسایه
• سطح مقطع[3]
• نزدیک بودن دو سیم‌یچ

تزویج متقابل[4] در مدار مغناطیسی

وقتی  یک هسته مغناطیسی ، دو یا بیش از دو سیم‌پیچ داشته‌باشد، گفته‌می‌شود که سیم‌پیچ ها به یکدیگر تزویج می‌شوند. جریان ، هنگامی که در هر یک از سیم‌پیچ ها اطراف هسته مغناطیسی میگذرد، شاری تولید می‌کند که تمام سیم‌پیچ را به هم مرتبط می‌کند و همچنین جریان را در آن عبور می‌دهد. از این رو ، در هر یک از سیم‌پیچ ها هم نیروی محرکه الکتریکی خودالقایی و هم نیروی محرکه الکتریکی القای متقابل وجود خواهد‌داشت. بهترین نمونه القایی متقابل ترانسفورماتور است که براساس اصل قانون القای الکترومغناطیسی فارادی کار‌می‌کند. قانون القاء الکترومغناطیسی فارادی بیان‌می‌کند که “میزان ولتاژ نسبت مستقیمی با نرخ تغییر شار دارد.” که در موضوع قانون القاء الکترومغناطیسی فارادی توضیح داده‌شده‌است.

 

[1] resistance

[2] Henry

[3]Cross-sectional area

[4] Mutual Coupling

مقالات مرتبط :

القای متقابل نیروی محرکه الکتریکی

شار مغناطیسی چیست و روابط آن – فوران مغناطیسی