Co to jest sprzężenie indukcyjne?
Sprzężenie indukcyjne odnosi się do zjawiska, które występuje, gdy pole magnetyczne wytwarzane przez prąd elektryczny indukuje wpływ na coś innego. Kiedy tak się dzieje, oba stają się wzajemnie reaktywne lub sprzężone przez indukcyjne działanie pola magnetycznego. Na przykład, gdy prąd elektryczny przechodzi przez drut, wytworzone pole elektromagnetyczne może indukować prąd elektryczny w innym przewodzie, powodując sprzężenie indukcyjne obu przewodów. Zasady i skutki sprzężenia indukcyjnego znajdują zastosowanie w urządzeniach takich jak transformatory i silniki elektryczne.
Efekty sprzężenia indukcyjnego można wykorzystać na jeden z trzech podstawowych sposobów. Po pierwsze, pole indukujące może wytworzyć specyficznie pożądany prąd elektryczny, taki jak w transformatorach. Po drugie, pole indukujące może wytworzyć szczególnie pożądany efekt mechaniczny, na przykład w silnikach elektrycznych. Wreszcie, pole indukujące może wytworzyć rezonans, który sam może wytworzyć szczególnie pożądane prądy elektryczne, takie jak w przypadku transmisji i odbioru radiowego oraz bezdotykowych urządzeń ładujących.
W transformatorach prąd elektryczny przewodzi przez drut owinięty wokół rdzenia pewnego rodzaju, zwanego uzwojeniem pierwotnym. Drut ten celowo umieszcza się w pobliżu innego drutu owiniętego wokół tego samego rdzenia, zwanego uzwojeniem wtórnym. Pole elektromagnetyczne wytworzone przez przepuszczenie prądu przez uzwojenie pierwotne indukuje następnie prąd elektryczny w uzwojeniu wtórnym.
Jeśli dwa uzwojenia mają taką samą liczbę zwojów wokół rdzenia, pozwala to uzwojeniu pierwotnemu na przekazanie dokładnej repliki jego prądu elektrycznego do uzwojenia wtórnego. Tego rodzaju transformatory są zwykle nazywane transformatorami izolacyjnymi. Poprzez indukcję pozwalają one na elektryczne połączenie lub połączenie dwóch obwodów, bez faktycznego bezpośredniego kontaktu fizycznego, który fizycznie izoluje oba obwody od siebie.
Gdy uzwojenie pierwotne i wtórne nie mają tej samej liczby zwojów wokół rdzenia, sprzężenie indukcyjne wywołuje inny efekt. Pole elektromagnetyczne wytworzone przez uzwojenie pierwotne indukuje prąd o wartości proporcjonalnej do różnicy między dwoma uzwojeniami. Na przykład, jeśli uzwojenie pierwotne ma 10 zwojów wokół rdzenia, a uzwojenie wtórne ma 20 zwojów wokół rdzenia, prąd indukowany w uzwojeniu wtórnym będzie dwa razy większy niż prąd przepływający przez uzwojenie pierwotne.
Silnik elektryczny wykorzystuje inny aspekt pola elektromagnetycznego. W prostym silniku drut owija się wokół wirnika, tworząc obrotowy wał silnika. Przepływ prądu elektrycznego przez drut powoduje powstanie pola elektromagnetycznego. To pole następnie indukuje siłę mechaniczną poprzez odpychanie i przyciąganie w kierunku magnesów zamontowanych wokół wirnika, w zależności od polaryzacji pól magnetycznych.
Urządzenia rezonansowe działają jednak podobnie do transformatorów, bez sparowanych uzwojeń. W tych urządzeniach powstaje stojące pole elektromagnetyczne. Kiedy to pole napotyka antenę, efekt sprzężenia indukcyjnego powoduje rezonans anteny, co z kolei indukuje prąd elektryczny w punkcie zasilania. W przypadku radia indukowany prąd jest wzmacniany i słyszany przez radio. W urządzeniu ładującym prąd indukowany jest przykładany bezpośrednio do zacisków akumulatora, aby go naładować.