Năm 1831, Michael Faraday giải thích lý thuyết về cảm ứng điện từ một cách khoa học. Thuật ngữ độ tự cảm là, khả năng của vật dẫn chống lại dòng điện chạy qua nó và cảm ứng emf. Từ định luật cảm ứng của Faraday, sức điện động (EMF) hoặc điện áp được cảm ứng trong nhạc trưởng do sự thay đổi của từ trường qua mạch. Quá trình này được phát biểu là hiện tượng cảm ứng điện từ. Điện áp cảm ứng ngược với tốc độ thay đổi của dòng điện. Điều này được gọi là định luật Lenz và điện áp cảm ứng được gọi là EMF trở lại. Điện cảm được chia thành hai loại. Đó là, Tự cảm và cảm kháng lẫn nhau. Bài báo này là tất cả về độ tự cảm lẫn nhau của hai cuộn dây hoặc dây dẫn.
Cảm kháng lẫn nhau là gì?
Định nghĩa: Cảm kháng lẫn nhau của hai cuộn dây được định nghĩa là emf cảm ứng do từ trường trong một cuộn dây chống lại sự thay đổi của dòng điện và điện áp trong cuộn dây khác. Điều đó có nghĩa là hai cuộn dây được liên kết từ tính với nhau do sự thay đổi trong từ tính tuôn ra. Từ trường hoặc từ thông của một cuộn dây liên kết với cuộn dây khác. Điều này được ký hiệu là M.
Dòng điện chạy trong cuộn dây này gây ra hiệu điện thế ở cuộn dây khác do từ thông thay đổi. Lượng từ thông liên kết với hai cuộn dây tỷ lệ thuận với độ tự cảm lẫn nhau và sự thay đổi dòng điện.
Lý thuyết điện cảm lẫn nhau
Lý thuyết của nó rất đơn giản và nó có thể được hiểu bằng cách sử dụng hai hoặc nhiều cuộn dây. Nó được mô tả bởi một nhà khoa học người Mỹ Joseph Henry vào thế kỷ 18. Nó được coi là một trong những đặc tính của cuộn dây hoặc vật dẫn được sử dụng trong mạch. Bất động sản điện cảm là, nếu dòng điện trong một cuộn dây thay đổi theo thời gian, thì EMF sẽ cảm ứng trong một cuộn dây khác.
Oliver Heaviside đã đưa ra thuật ngữ điện cảm vào năm 1886. Tính chất của điện cảm lẫn nhau là nguyên tắc hoạt động của nhiều thành phần điện tử chạy với từ trường. Ví dụ, máy biến áp là một ví dụ cơ bản về hiện tượng tự cảm lẫn nhau.
Hạn chế chính của hiện tượng tự cảm lẫn nhau là rò rỉ điện cảm của một cuộn dây có thể làm gián đoạn hoạt động của cuộn dây khác sử dụng cảm ứng điện từ. Để giảm rò rỉ, cần phải kiểm tra điện
Vị trí của hai cuộn dây trong mạch quyết định lượng điện cảm lẫn nhau liên kết với cuộn dây này với cuộn dây kia.
Công thức điện cảm lẫn nhau
Công thức của hai cuộn dây được cho là
M = (μ0.μr. N1. N2. A) / L
Trong đó μ0 = độ từ thẩm của không gian tự do = 4π10-hai
μ = độ thấm của lõi sắt mềm
N1 = số vòng của cuộn 1
N2 = số lượt của cuộn dây 2
A = diện tích mặt cắt ngang tính bằng mhai
L = chiều dài của cuộn dây tính bằng mét
Đơn vị điện cảm lẫn nhau
Đơn vị của độ tự cảm lẫn nhau là kg. mhai.S-2.ĐẾN-2
Lượng điện cảm tạo ra hiệu điện thế một vôn do tốc độ thay đổi dòng điện là 1Ampe / giây.
Các Đơn vị SI của độ tự cảm lẫn nhau là Henry. Nó được trích từ nhà khoa học người Mỹ Joseph Henry, người đã giải thích hiện tượng hai cuộn dây.
Chiều của điện cảm lẫn nhau
Khi hai hoặc nhiều cuộn dây được liên kết với nhau bằng từ thông với cùng một từ thông, thì điện áp cảm ứng ở một cuộn dây tỷ lệ với tốc độ thay đổi của dòng điện trong cuộn dây khác. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng tự cảm lẫn nhau.
Coi tổng độ tự cảm giữa hai cuộn dây là L vì M = √ (L1L2) = L
Chiều của điều này có thể được định nghĩa là tỷ số giữa hiệu điện thế và tốc độ thay đổi của dòng điện. Nó được cho là
Vì M = √L1L2 = L
L = € / (dI / dt)
Trong đó € = EMF cảm ứng = công việc đã hoàn thành / điện tích theo thời gian = M. Lhai. T-hai/ IT = M.Lhai.T-3. Tôi-1hoặc € = M. L-2. T-3. A-1(Vì tôi = A)
Đối với điện cảm,
ϕ = LI
L = ϕ / A = (B. Lhai) / ĐẾN
Trong đó B = từ trường = (MLT-hai) / LT-1AT = MT-2ĐẾN-1
Từ thông ϕ = BLhai= MT-2LhaiĐẾN-1
giá trị thay thế của B và ϕ nằm trên công thức L
L = MT-haiLhai.ĐẾN-2
Chiều của cảm kháng lẫn nhau khi L1 và L2 giống nhau được cho là
M = L / (T-haiLhai.ĐẾN-2)
M = LThaiLhai.ĐẾN-2
Nguồn gốc
Làm theo quy trình để có được dẫn xuất điện cảm lẫn nhau .
Tỷ số EMF cảm ứng trong một cuộn dây và tốc độ thay đổi của dòng điện trong cuộn dây khác là cảm kháng lẫn nhau.
Coi hai cuộn dây L1 và L2 như hình vẽ bên.
Hai cuộn dây
Khi cường độ dòng điện trong L1 thay đổi theo thời gian thì từ trường cũng biến thiên theo thời gian và làm thay đổi từ thông liên kết với cuộn thứ hai L2. Do sự thay đổi từ thông này, một EMF được cảm ứng trong cuộn dây đầu tiên L1.
Ngoài ra, tốc độ thay đổi dòng điện trong cuộn đầu tiên tạo ra EMF trong cuộn thứ hai. Do đó EMF được cảm ứng trong hai cuộn dây L1 và L2.
Điều này được đưa ra là
€ = M (dI1 / dt)
M = € / (dI1 / dt). … .. Phương án 1
Nếu € = 1 volt và dI1 / dt = 1Amp, thì
M = 1 Henry
Cũng thế,
Tốc độ thay đổi của dòng điện trong một cuộn dây tạo ra từ thông trong cuộn thứ nhất và liên kết với cuộn thứ hai. Sau đó, từ định luật Faraday về cảm ứng điện từ (điện áp cảm ứng tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi của từ thông liên kết) trong cuộn dây thứ hai, EMF cảm ứng được cho là
€ = M / (dI1 / dt) = d (MI1) / dt… .. Phương trình 2
€ = N2 (dϕ12 / dt) = d (N2ϕ12) / dt… eq 3
Bằng cách cân bằng eq 2 và 3
MI1 = N2ϕ12
M = (N2ϕ12) / I1 Henry
Trong đó M = điện cảm lẫn nhau
€ = điện cảm lẫn nhau EMF
N2 = không có vòng nào trong cuộn đầu tiên L1
I1 = dòng điện trong cuộn đầu tiên
ϕ12 = từ thông liên kết trong hai cuộn dây.
Cảm kháng lẫn nhau giữa hai cuộn dây phụ thuộc vào số vòng dây của cuộn dây thứ hai hoặc cuộn dây liền kề và diện tích của mặt cắt
Khoảng cách giữa hai cuộn dây.
EMF cảm ứng trong cuộn dây đầu tiên do tốc độ thay đổi của từ thông được cho là,
E = -M12 (dI1 / dt)
Dấu trừ biểu thị sự đối lập với tốc độ thay đổi dòng điện trong cuộn dây đầu tiên khi EMF được cảm ứng.
Điện cảm lẫn nhau của hai cuộn dây
Có thể tăng độ tự cảm lẫn nhau của hai cuộn dây bằng cách đặt chúng lên lõi sắt mềm hoặc tăng số vòng dây của hai cuộn dây. Mối ghép thống nhất tồn tại giữa hai cuộn dây khi chúng được quấn chặt trên lõi sắt mềm. Sự rò rỉ của thông lượng sẽ nhỏ.
Nếu khoảng cách giữa hai cuộn dây ngắn, thì từ thông sinh ra ở cuộn thứ nhất tương tác với tất cả các vòng của cuộn thứ hai, dẫn đến EMF lớn và cảm kháng lẫn nhau.
Điện cảm lẫn nhau của hai cuộn dây
Nếu hai cuộn dây ở xa nhau hơn và lệch nhau một góc khác nhau thì từ thông cảm ứng ở cuộn thứ nhất tạo ra EMF yếu hoặc nhỏ ở cuộn thứ hai. Do đó độ tự cảm lẫn nhau cũng sẽ nhỏ.
Hai cuộn dây cách xa nhau
Vì vậy, giá trị của điều này chủ yếu phụ thuộc vào vị trí và khoảng cách của hai cuộn dây trên lõi sắt mềm. Xét hình vẽ cho thấy hai cuộn dây được quấn chặt một phía trên cùng của lõi sắt mềm.
Cuộn dây bị thương chặt chẽ
Sự thay đổi của dòng điện trong cuộn thứ nhất tạo ra từ trường và chuyển các đường sức từ qua cuộn thứ hai, được dùng để tính độ tự cảm lẫn nhau.
Độ tự cảm lẫn nhau của hai cuộn dây được cho là
M12 = (N2ϕ12) / I1
M21 = (N1ϕ21) / I2
Trong đó M12 = độ tự cảm lẫn nhau của cuộn thứ nhất với cuộn thứ hai
M21 = độ tự cảm lẫn nhau của cuộn thứ hai với cuộn thứ hai
N2 = số vòng của cuộn thứ hai
N1 = số vòng của cuộn thứ nhất
I1 = dòng điện chạy quanh cuộn đầu tiên
I2 = dòng điện chạy quanh cuộn thứ hai.
Nếu từ thông liên kết với L1 và L2 giống như cường độ dòng điện chạy xung quanh chúng thì cảm kháng lẫn nhau của cuộn thứ nhất với cuộn thứ hai là M21.
Độ tự cảm lẫn nhau của hai cuộn dây có thể xác định là M12 = M21 = M
Vì vậy, hai cuộn dây chủ yếu phụ thuộc vào kích thước, số lượt, vị trí và khoảng cách giữa hai cuộn dây.
Độ tự cảm của cuộn thứ nhất là
L1 = (μ0.μr.N1hai.A) / L
Độ tự cảm của cuộn thứ hai là
L2 = (μ0.μr.Nhai.A) / L
Nhân chéo hai công thức trên
Khi đó độ tự cảm lẫn nhau của hai cuộn dây tồn tại giữa chúng được cho là
Mhai= L1. L2
M = √ (L1.L2) Henry
Phương trình trên cho từ thông = 0
100% khớp nối từ tính giữa L1 và L2
Hệ số khớp nối
Phần từ thông liên kết với hai cuộn dây và tổng từ thông giữa các cuộn dây được gọi là hệ số liên kết và nó được ký hiệu là 'k'. Hệ số ghép được định nghĩa là tỷ số giữa mạch hở với tỷ số điện áp thực và tỷ số của từ thông thu được trong cả hai cuộn dây. Vì từ thông của cuộn dây này liên kết với cuộn dây khác.
Hệ số ghép xác định độ tự cảm của cuộn cảm. Nếu hệ số ghép k = 1 thì hai cuộn dây được ghép chặt với nhau. Vì vậy, tất cả các đường sức từ của một cuộn dây cắt tất cả các vòng của cuộn dây khác. Do đó độ tự cảm lẫn nhau là trung bình hình học của độ tự cảm riêng của hai cuộn dây.
Nếu độ tự cảm của hai cuộn dây giống nhau (L1 = L2) thì độ tự cảm giữa hai cuộn dây bằng độ tự cảm của cuộn dây đơn. Điều đó có nghĩa là,
M = √ (L1. L2) = L
trong đó L = độ tự cảm của một cuộn dây.
Yếu tố khớp nối giữa các cuộn dây
Hệ số ghép nối giữa các cuộn dây có thể được biểu diễn bằng 0 và 1
Nếu hệ số ghép nối là 1 thì không có ghép nối cảm ứng giữa các cuộn dây.
Nếu hệ số ghép là 0, thì giữa các cuộn dây sẽ có một ghép cảm ứng cực đại hoặc toàn phần.
Khớp nối quy nạp được biểu thị bằng 0 và 1, nhưng không phải bằng phần trăm.
Ví dụ, nếu k = 1 thì hai cuộn dây được ghép nối hoàn hảo
Nếu k> 0,5 thì hai cuộn dây được ghép chặt
Nếu k<0.5, then the two coils are coupled loosely.
Để tìm hệ số ghép nối giữa hai cuộn dây, nên áp dụng phương trình sau:
K = M / √ (L1. L2)
M = k. √ (L1. L2)
Trong đó L1 = độ tự cảm của cuộn thứ nhất
L2 = độ tự cảm của cuộn thứ hai
M = điện cảm lẫn nhau
K = hệ số ghép nối
Các ứng dụng
Các ứng dụng của điện cảm lẫn nhau Chúng tôi,
- Máy biến áp
- Xe máy điện
- Máy phát điện
- Các thiết bị điện khác, hoạt động với từ trường.
- Được sử dụng để tính toán dòng điện xoáy
- Xử lý tín hiệu kỹ thuật số
Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về điện cảm lẫn nhau - định nghĩa, công thức, đơn vị, đạo hàm, hệ số ghép nối, hệ số ghép nối và các ứng dụng. Đây là một câu hỏi cho bạn, Hạn chế của cảm kháng lẫn nhau giữa hai cuộn dây là gì?
