L'induzione mutua è un fenomeno in cui una bobina si induce in FEM (Forza Elettromotrice) attraverso di essa a causa del tasso di variazione della corrente in una bobina adiacente in modo tale che il flusso di una bobina si collega con l'altra bobina.
L'induttanza mutua è il rapporto tra la FEM indotta in una bobina e il tasso di variazione della corrente di un'altra bobina adiacente in modo tale che le due bobine siano in grado di collegare i flussi.
Ogniqualvolta c'è una corrente variabile nel tempo in una bobina, il flusso variabile nel tempo si collegherà con la stessa bobina e causerà una FEM autoindotta attraverso la bobina. Questa FEM è vista come una caduta di tensione attraverso la bobina o induttore. Tuttavia, non è pratico che una bobina si colleghi solo con il proprio flusso variabile. Quando una corrente variabile nel tempo scorre in un'altra bobina posizionata vicino alla prima, allora il flusso prodotto dalla seconda bobina può anche collegare la prima. Questo collegamento di flusso variabile dalla seconda bobina indurrà anche una FEM nella prima bobina. Questo fenomeno è chiamato induzione mutua e la FEM indotta in una bobina a causa della corrente variabile nel tempo che scorre in un'altra bobina è chiamata FEM mutualmente indotta. Se la prima bobina è anche collegata a una sorgente variabile nel tempo, la FEM netta della prima bobina è il risultante della FEM autoindotta e mutualmente indotta.
Consideriamo una bobina di autoinduttanza L1 e un'altra bobina di autoinduttanza L2. Ora considereremo anche che c'è un nucleo magnetico a bassa riluttanza che accoppia queste due bobine in modo tale che tutto il flusso creato da una bobina si colleghi con l'altra bobina. Ciò significa che non ci sarà alcuna perdita di flusso nel sistema.
Ora applicheremo una corrente variabile nel tempo alla bobina 1 mantenendo la bobina 2 aperta. La tensione indotta attraverso la bobina 1 sarà
Ora manterremo la prima bobina aperta e applicheremo una corrente variabile nel tempo nella bobina 2. Ora il flusso prodotto dalla bobina 2 si collegherà alla bobina 1 attraverso il nucleo magnetico e, come risultato, la FEM indotta nella bobina 1 sarà
Qui, M è il coefficiente di induzione mutua o, in breve, induttanza mutua. Senza disturbare la sorgente nella bobina 2, connettiamo una sorgente di corrente variabile nel tempo attraverso la bobina 1. In quella situazione, ci sarà una FEM autoindotta attraverso la bobina 1 a causa della sua stessa corrente e anche una FEM mutualmente indotta attraverso la bobina 1 per la corrente nella bobina 2. Quindi, la FEM risultante indotta nella bobina 1 sarà
La FEM mutualmente indotta può essere additiva o sottrattiva a seconda della polarità della bobina. L'espressione di M è
Questa espressione è giustificata solo quando tutto il flusso creato da una bobina si collegherà con l'altra, ma in pratica non è sempre possibile collegare tutto il flusso di una bobina con l'altra. Il valore dell'induttanza mutua effettiva dipende dalla quantità effettiva di flusso di una bobina che si collega con l'altra. Qui, k è un coefficiente che deve essere moltiplicato con M per ottenere il valore effettivo dell'induttanza mutua.
Come abbiamo già detto, se la FEM mutualmente indotta sarà additiva o sottrattiva dipende dalla polarità relativa delle bobine accoppiate. La polarità relativa di due o più bobine accoppiate viene indicata con la convenzione del punto. È rappresentata con un segno di punto su uno dei capi di una bobina. Se in un istante, la corrente entra in una bobina attraverso il capo puntato, allora la FEM mutualmente indotta nell'altra bobina avrà la polarità positiva sul capo puntato della seconda. Si può dire in un altro modo che se la corrente sta uscendo da una bobina attraverso il capo puntato, allora la FEM mutualmente indotta nell'altra bobina avrà la polarità negativa sul capo puntato della seconda.
Fonte: Electrical4u.
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