Wat is inductieve koppeling?
Inductieve koppeling verwijst naar het fenomeen dat bestaat wanneer een magnetisch veld dat door een elektrische stroom wordt gecreëerd, een effect op iets anders induceert. Wanneer dit gebeurt, worden de twee dan wederzijds reactief, of gekoppeld, door de inductieve effecten van het magnetische veld. Wanneer bijvoorbeeld een elektrische stroom door een draad gaat, kan het gecreëerde elektromagnetische veld een elektrische stroom in een andere draad induceren, waardoor de twee inductief worden gekoppeld. De principes en effecten van inductieve koppeling vinden toepassing in apparaten zoals transformatoren en elektrische motoren.
De effecten van inductieve koppeling kunnen op een van de drie primaire manieren worden gebruikt. Ten eerste kan het inducerende veld een specifiek gewenste elektrische stroom creëren, zoals in transformatoren. Ten tweede kan het inducerende veld een specifiek gewenst mechanisch effect creëren, zoals in elektromotoren. Ten slotte kan het inducerende veld een resonantie creëren, die zelf specifiek gewenste elektrische stromen kan creëren, zoals bij radio-uitzending en ontvangst en contactloze laadinrichtingen.
In transformatoren geleidt een elektrische stroom door een draad gewikkeld rond een kern van een bepaald type, de primaire wikkeling genoemd. Deze draad is opzettelijk geplaatst in de buurt van een andere draad gewikkeld rond dezelfde kern, de secundaire wikkeling genoemd. Het elektromagnetische veld, gecreëerd door stroom door de primaire wikkeling te leiden, induceert vervolgens een elektrische stroom in de secundaire wikkeling.
Als de twee wikkelingen hetzelfde aantal windingen om de kern hebben, kan de primaire wikkeling een exacte replica van zijn elektrische stroom doorgeven aan de secundaire wikkeling. Dit soort transformatoren worden meestal isolatietransformatoren genoemd. Door inductie kunnen ze twee circuits elektrisch worden gekoppeld of gekoppeld, zonder daadwerkelijk fysiek contact te maken, waardoor de twee circuits fysiek van elkaar worden geïsoleerd.
Wanneer de primaire en secundaire wikkelingen niet hetzelfde aantal windingen om de kern hebben, veroorzaakt de inductieve koppeling een ander effect. Het elektromagnetische veld dat door de primaire wikkeling wordt gecreëerd, zal een stroom induceren die evenredig in waarde is aan het verschil tussen de twee wikkelingen. Als de primaire wikkeling bijvoorbeeld 10 omwentelingen rond de kern is en de secundaire wikkeling 20 omwentelingen rond de kern is, zal de geïnduceerde stroom in de secundaire wikkeling tweemaal de spanning zijn van de stroom die door de primaire wikkeling gaat.
Een elektromotor gebruikt een ander aspect van het elektromagnetisch veld. In een eenvoudige motor wordt een draad gewikkeld rond een rotor die de roterende as van de motor vormt. Wanneer een elektrische stroom door de draad wordt geleid, ontstaat een elektromagnetisch veld. Dit veld induceert vervolgens een mechanische kracht door weg te duwen van en te trekken in de richting van magneten die rond de rotor zijn gemonteerd, afhankelijk van de polariteit van de magnetische velden.
Resonante apparaten werken op dezelfde manier als transformatoren, echter zonder de gepaarde wikkelingen. In deze apparaten wordt een permanent elektromagnetisch veld gecreëerd. Wanneer dit veld een antenne ontmoet, veroorzaakt het effect van inductieve koppeling dat de antenne resoneert, wat op zijn beurt een elektrische stroom op zijn voedingspunt induceert. In het geval van een radio wordt de geïnduceerde stroom versterkt en via de radio gehoord. In een laadapparaat wordt de geïnduceerde stroom rechtstreeks op de aansluitklemmen van een batterij toegepast om deze op te laden.