L'induction mutuelle est un phénomène qui se produit lorsque une bobine subit une force électromotrice (FEM) induite en raison du taux de variation du courant dans une bobine adjacente, de telle manière que le flux d'un courant d'une bobine s'enlace avec l'autre bobine.
L'inductance mutuelle est le rapport entre la FEM induite dans une bobine et le taux de variation du courant d'une autre bobine adjacente, de telle manière que les deux bobines soient en possibilité de liaison par flux.
Lorsqu'il y a un courant variable dans le temps dans une bobine, le flux variable dans le temps s'enlacera avec la bobine elle-même et provoquera une FEM auto-induite à travers la bobine. Cette FEM est perçue comme une chute de tension à travers la bobine ou l'inducteur. Cependant, il n'est pas pratique qu'une bobine soit liée uniquement à son propre flux changeant. Lorsqu'un courant variable dans le temps circule dans une autre bobine placée à proximité de la première, le flux produit par la deuxième bobine peut également s'enlacer avec la première. Ce lien de flux variable provenant de la deuxième bobine induira également une FEM à travers la première bobine. Ce phénomène est appelé induction mutuelle et la FEM induite dans une bobine due au courant variable dans le temps circulant dans une autre bobine est appelée FEM mutuellement induite. Si la première bobine est également connectée à une source variable dans le temps, la FEM nette de la première bobine est le résultat de la FEM auto-induite et de la FEM mutuellement induite.
Considérons une bobine d'auto-inductance L1 et une autre bobine d'auto-inductance L2. Nous considérerons également qu'il existe un noyau magnétique à faible réluctance qui couple ces deux bobines de telle manière que tout le flux créé par une bobine s'enlacera avec l'autre bobine. Cela signifie qu'il n'y aura aucune fuite de flux dans le système.
Nous appliquerons maintenant un courant variable dans le temps à la bobine 1 en gardant la bobine 2 en circuit ouvert. La tension induite à travers la bobine 1 sera
Maintenant, nous garderons la première bobine ouverte et appliquerons un courant variable dans le temps dans la bobine 2. Le flux produit par la bobine 2 s'enlacera avec la bobine 1 à travers le noyau magnétique, et par conséquent, la FEM induite dans la bobine 1 sera
Ici, M est le coefficient d'induction mutuelle ou, en abrégé, l'inductance mutuelle. Sans perturber la source à la bobine 2, nous connectons une source de courant variable dans le temps à travers la bobine 1. Dans cette situation, il y aura une FEM auto-induite à travers la bobine 1 due à son propre courant, ainsi qu'une FEM mutuellement induite à travers la bobine 1 pour le courant dans la bobine 2. Ainsi, la FEM résultante induite dans la bobine 1 est
La FEM mutuellement induite peut être additive ou soustractive selon la polarité de la bobine. L'expression de M est
Cette expression est justifiée uniquement lorsque tout le flux créé par une bobine s'enlacera avec l'autre bobine, mais en pratique, il n'est pas toujours possible de relier tout le flux d'une bobine à l'autre. La valeur de l'inductance mutuelle réelle dépend de la quantité réelle de flux d'une bobine qui s'enlace avec l'autre. Ici, k est un coefficient qui doit être multiplié par M pour obtenir la valeur réelle de l'inductance mutuelle.
Comme nous l'avons déjà mentionné, la FEM mutuellement induite sera additive ou soustractive en fonction de la polarité relative des bobines couplées mutuellement. La polarité relative de deux ou plusieurs bobines couplées mutuellement est indiquée par la convention des points. Elle est représentée par un point marqué à l'une des extrémités d'une bobine. Si, à un instant donné, le courant entre dans une bobine par l'extrémité pointée, alors la FEM mutuellement induite sur l'autre bobine aura la polarité positive à l'extrémité pointée de celle-ci. On peut dire autrement que si le courant sort d'une bobine par l'extrémité pointée, alors la FEM mutuellement induite sur l'autre bobine aura la polarité négative à l'extrémité pointée de celle-ci.
Source : Electrical4u.
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