Pada tahun 1831, Michael Faraday menjelaskan teori induksi elektromagnetik secara ilmiah. Induktansi adalah, kapasitas konduktor untuk melawan arus yang mengalir melaluinya dan menginduksi ggl. Dari hukum induksi Faraday, gaya gerak listrik (EMF) atau tegangan diinduksi masuk kondektur karena perubahan medan magnet melalui sirkuit. Proses ini disebut induksi elektromagnetik. Tegangan yang diinduksi melawan laju perubahan arus. Ini dikenal sebagai hukum Lenz dan tegangan induksi disebut EMF balik. Induktansi dibagi menjadi dua jenis. Mereka adalah, Induktansi diri dan induktansi timbal balik. Artikel ini adalah tentang induktansi timbal balik dari dua kumparan atau konduktor.
Apa itu Mutual Inductance?
Definisi: Induktansi timbal balik dari dua kumparan didefinisikan sebagai ggl yang diinduksi karena medan magnet dalam satu kumparan menentang perubahan arus dan tegangan pada kumparan lain. Itu berarti kedua kumparan terhubung secara magnetis karena adanya perubahan magnet aliran. Medan magnet atau fluks dari satu kumparan terhubung dengan kumparan lainnya. Ini dilambangkan dengan M.
Arus yang mengalir dalam satu kumparan menginduksi tegangan di kumparan lain karena adanya perubahan fluks magnet. Besarnya fluks magnet yang dihubungkan dengan dua kumparan berbanding lurus dengan induktansi timbal balik dan perubahan arus.
Teori Induktansi Reksa
Teorinya sangat sederhana dan dapat dipahami dengan menggunakan dua kumparan atau lebih. Itu dijelaskan oleh seorang ilmuwan Amerika Joseph Henry pada abad ke-18. Ini disebut sebagai salah satu sifat kumparan atau konduktor yang digunakan di rangkaian. Properti induktansi Artinya, jika arus dalam satu kumparan berubah seiring waktu, maka EMF akan diinduksi di kumparan lain.
Oliver Heaviside memperkenalkan istilah induktansi pada tahun 1886. Properti induktansi bersama adalah prinsip kerja banyak orang. komponen listrik yang berjalan dengan medan magnet. Misalnya, transformator adalah contoh dasar induktansi timbal balik.
Kelemahan utama dari induktansi timbal balik adalah, kebocoran induktansi satu kumparan dapat mengganggu pengoperasian kumparan lain yang memanfaatkan induksi elektromagnetik. Untuk mengurangi kebocoran, diperlukan penyaringan listrik
Penempatan dua kumparan di rangkaian menentukan jumlah induktansi timbal balik yang terhubung dengan satu kumparan ke kumparan lainnya.
Formula Induktansi Reksa
Rumus dua kumparan diberikan sebagai
M = (μ0.μr. N1. N2. A) / L
Dimana μ0 = permeabilitas ruang bebas = 4π10-dua
μ = permeabilitas inti besi lunak
N1 = lilitan kumparan 1
N2 = lilitan kumparan 2
A = luas penampang dalam mdua
L = panjang kumparan dalam meter
Unit Induktansi Reksa
Satuan induktansi timbal balik adalah kg. mdua.s-dua.UNTUK-dua
Besarnya induktansi menghasilkan tegangan satu volt karena laju perubahan arus sebesar 1Ampere / detik.
Itu Satuan SI induktansi timbal balik adalah Henry. Ini diambil dari ilmuwan Amerika Joseph Henry, yang menjelaskan fenomena dua kumparan.
Dimensi Induktansi Mutual
Ketika dua atau lebih kumparan dihubungkan bersama secara magnetis dengan fluks magnet yang sama, maka tegangan yang diinduksi dalam satu kumparan sebanding dengan laju perubahan arus pada kumparan lain. Fenomena ini disebut induktansi timbal balik.
Pertimbangkan induktansi total antara dua kumparan menjadi L karena M = √ (L1L2) = L
Dimensi ini dapat didefinisikan sebagai rasio perbedaan potensial dengan laju perubahan arus. Itu diberikan sebagai
Karena M = √L1L2 = L
L = € / (dI / dt)
Dimana € = induksi EMF = usaha yang dilakukan / muatan listrik terhadap waktu = M.Ldua. T-dua/ IT = M.Ldua.T-3. saya-1atau € = M.L-dua. T-3. SEBUAH-1(Karena I = A)
Untuk induktansi,
ϕ = LI
L = ϕ / A = (B.Ldua) / TO
Dimana B = medan magnet = (MLT-dua) / LT-1AT = MT-duaUNTUK-1
Fluks magnet ϕ = BLdua= MT-duaLduaUNTUK-1
nilai pengganti B dan ϕ berada di atas rumus L
L = MT-duaLdua.UNTUK-dua
Dimensi induktansi timbal balik ketika L1 dan L2 sama diberikan sebagai
M = L / (T-duaLdua.UNTUK-dua)
M = LTduaLdua.UNTUK-dua
Penurunan
Ikuti proses untuk mendapatkan derivasi induktansi bersama .
Rasio EMF yang diinduksi dalam satu kumparan dan laju perubahan arus di kumparan lain adalah induktansi timbal balik.
Perhatikan dua kumparan L1 dan L2 seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Dua Kumparan
Ketika arus di L1 berubah seiring waktu, maka medan magnet juga berubah seiring waktu dan perubahan fluks magnet yang dihubungkan dengan kumparan kedua L2. Karena perubahan fluks magnet ini, EMF diinduksi pada kumparan pertama L1.
Juga, laju perubahan arus pada kumparan pertama menginduksi EMF pada kumparan kedua. Oleh karena itu EMF diinduksi dalam dua kumparan L1 dan L2.
Ini diberikan sebagai
€ = M (dI1 / dt)
M = € / (dI1 / dt). … .. Persamaan 1
Jika € = 1 volt dan dI1 / dt = 1Amp, maka
M = 1 Henry
Juga,
Laju perubahan arus dalam satu kumparan menghasilkan fluks magnet pada kumparan pertama dan berhubungan dengan kumparan kedua. Kemudian dari hukum Faraday induksi elektromagnetik (tegangan induksi berbanding lurus dengan laju perubahan fluks magnet yang terhubung) di kumparan kedua, EMF terinduksi diberikan sebagai
€ = M / (dI1 / dt) = d (MI1) / dt… .. Persamaan 2
€ = N2 (dϕ12 / dt) = d (N2ϕ12) / dt… persamaan 3
Dengan menyamakan persamaan 2 dan 3
MI1 = N2ϕ12
M = (N2ϕ12) / I1 Henry
Dimana M = induktansi timbal balik
€ = EMF induktansi bersama
N2 = tidak ada lilitan pada kumparan pertama L1
I1 = arus pada kumparan pertama
ϕ12 = fluks magnet yang dihubungkan dalam dua kumparan.
Induktansi timbal balik antara dua kumparan tergantung pada tidak adanya lilitan pada kumparan kedua atau kumparan yang berdekatan dan luas penampang
Jarak antara dua kumparan.
EMF yang diinduksi pada kumparan pertama karena laju perubahan fluks diberikan sebagai,
E = -M12 (dI1 / dt)
Tanda minus menunjukkan oposisi terhadap laju perubahan arus pada kumparan pertama saat EMF diinduksi.
Induktansi Reksa Dua Kumparan
Induktansi timbal balik dari dua kumparan dapat ditingkatkan dengan menempatkannya pada inti besi lunak atau dengan meningkatkan jumlah lilitan kedua kumparan. Kopling persatuan ada di antara dua kumparan ketika mereka digulung erat pada inti besi lunak. Kebocoran fluks akan kecil.
Jika jarak antara kedua kumparan pendek, maka fluks magnet yang dihasilkan pada kumparan pertama berinteraksi dengan semua lilitan kumparan kedua, yang menghasilkan EMF yang besar dan induktansi timbal balik.
Induktansi Reksa Dua Kumparan
Jika kedua kumparan lebih jauh dan terpisah satu sama lain pada sudut yang berbeda, maka fluks magnet yang diinduksi pada kumparan pertama menghasilkan EMF yang lemah atau kecil pada kumparan kedua. Karenanya induktansi timbal balik juga akan kecil.
Dua Kumparan Jauh dari Satu Sama Lain
Jadi nilai ini terutama tergantung pada posisi dan jarak dua kumparan pada inti besi lunak. Perhatikan gambarnya, yang menunjukkan bahwa kedua kumparan itu terikat erat satu di atas inti besi lunak.
Kumparan adalah Luka Yang Sangat Ketat
Perubahan arus pada kumparan pertama menghasilkan medan magnet dan melewati garis magnet melalui kumparan kedua, yang digunakan untuk menghitung induktansi timbal balik.
Induktansi timbal balik dari dua kumparan diberikan sebagai
M12 = (N2ϕ12) / I1
M21 = (N1ϕ21) / I2
Dimana M12 = induktansi timbal balik dari kumparan pertama ke kumparan kedua
M21 = induktansi timbal balik dari kumparan kedua ke kumparan tinju
N2 = lilitan kumparan kedua
N1 = lilitan kumparan pertama
I1 = Arus yang mengalir disekitar kumparan pertama
I2 = Arus yang mengalir disekitar kumparan kedua.
Jika fluks yang dihubungkan dengan L1 dan L2 sama dengan arus yang mengalir di sekitarnya, maka induktansi timbal balik dari kumparan pertama ke kumparan kedua diberikan sebagai M21
Induktansi timbal balik dari dua kumparan dapat didefinisikan sebagai M12 = M21 = M
Jadi, dua kumparan terutama bergantung pada ukuran, belokan, posisi, dan jarak antara dua kumparan.
Induktansi diri dari kumparan pertama adalah
L1 = (μ0.μr.N1dua.AL
Induktansi diri kumparan kedua adalah
L2 = (μ0.μr.Ndua.AL
Kalikan silang kedua rumus di atas
Kemudian induktansi timbal balik dari dua kumparan, yang ada di antara keduanya diberikan sebagai
Mdua= L1. L2
M = √ (L1.L2) Henry
Persamaan di atas menghasilkan fluks magnet = 0
100% kopling magnetis antara L1 dan L2
Koefisien Kopling
Fraksi fluks magnet yang dihubungkan dengan dua kumparan ke total fluks magnet antara kumparan dikenal sebagai koefisien kopling dan dilambangkan dengan 'k'. Koefisien kopling didefinisikan sebagai rasio rangkaian terbuka dengan rasio tegangan aktual dan rasio fluks magnet yang diperoleh di kedua kumparan. Karena fluks magnet dari satu kumparan terhubung dengan kumparan lainnya.
Koefisien kopling menentukan induktansi induktor. Jika koefisien kopling k = 1, maka kedua kumparan tersebut akan dirangkai dengan erat. Jadi, semua garis fluks magnet dari satu kumparan memotong semua lilitan kumparan lainnya. Oleh karena itu induktansi timbal balik adalah rata-rata geometris induktansi individu dari dua kumparan.
Jika induktansi dua kumparan sama (L1 = L2), maka induktansi timbal balik antara kedua kumparan sama dengan induktansi satu kumparan. Itu berarti,
M = √ (L1. L2) = L
dimana L = induktansi dari sebuah kumparan tunggal.
Faktor Kopling antar Kumparan
Faktor kopling antara kumparan dapat direpresentasikan sebagai 0 dan 1
Jika faktor kopling adalah 1, maka tidak ada kopling induktif di antara kumparan.
Jika faktor kopling adalah 0, maka ada kopling induktif maksimum atau penuh antara kumparan.
Kopling induktif direpresentasikan dalam 0 dan 1, tetapi tidak dalam persentase.
Misalnya jika k = 1 maka kedua kumparan tersebut akan terkopling sempurna
Jika k> 0,5, maka kedua kumparan tersebut akan dirangkai dengan erat
Jika k<0.5, then the two coils are coupled loosely.
Untuk mencari faktor penggandengan koefisien antara kedua kumparan, persamaan berikut harus diterapkan,
K = M / √ (L1. L2)
M = k. √ (L1. L2)
Dimana L1 = induktansi dari kumparan pertama
L2 = induktansi dari kumparan kedua
M = induktansi timbal balik
K = faktor kopling
Aplikasi
Itu aplikasi induktansi timbal balik adalah,
- Transformator
- Motor Listrik
- Generator
- Perangkat listrik lainnya, yang bekerja dengan medan magnet.
- Digunakan dalam perhitungan arus eddy
- Pemrosesan sinyal digital
Jadi ini semua tentang gambaran induktansi timbal balik - definisi, rumus, satuan, derivasi, faktor kopling, koefisien kopling, dan aplikasi. Ini pertanyaan untuk Anda, Apa kelemahan induktansi timbal balik antara dua kumparan?
