Τι είναι η επαγωγική σύζευξη;

Η επαγωγική σύζευξη αναφέρεται στο φαινόμενο που υπάρχει όταν ένα μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από ένα ηλεκτρικό ρεύμα προκαλεί επίδραση σε κάτι άλλο. Όταν συμβεί αυτό, τότε τα δύο γίνονται αμοιβαία αντιδραστικά, ή συνδέονται, από τα επαγωγικά αποτελέσματα του μαγνητικού πεδίου. Για παράδειγμα, όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από ένα καλώδιο, το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που δημιουργείται μπορεί να προκαλέσει ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα άλλο καλώδιο, προκαλώντας επαγωγική σύζευξη των δύο. Οι αρχές και τα αποτελέσματα της επαγωγικής σύζευξης βρίσκουν χρήση σε συσκευές όπως μετασχηματιστές και ηλεκτροκινητήρες.

Τα αποτελέσματα της επαγωγικής σύζευξης μπορούν να χρησιμοποιηθούν με έναν από τους τρεις κύριους τρόπους. Πρώτον, το πεδίο επαγωγής μπορεί να δημιουργήσει ένα ειδικά επιθυμητό ηλεκτρικό ρεύμα, όπως στους μετασχηματιστές. Δεύτερον, το πεδίο επαγωγής μπορεί να δημιουργήσει ένα ειδικά επιθυμητό μηχανικό αποτέλεσμα, όπως στους ηλεκτρικούς κινητήρες. Τέλος, το πεδίο επαγωγής μπορεί να δημιουργήσει έναν συντονισμό, ο οποίος μπορεί να δημιουργήσει ειδικά επιθυμητά ηλεκτρικά ρεύματα, όπως στη ραδιοφωνική μετάδοση και λήψη και σε συσκευές φόρτισης χωρίς επαφή.

Στους μετασχηματιστές, ένα ηλεκτρικό ρεύμα διεξάγεται μέσω ενός σύρματος που τυλίγεται γύρω από έναν πυρήνα κάποιου τύπου, που ονομάζεται πρωτεύον τύλιγμα. Αυτό το σύρμα τοποθετείται σκόπιμα κοντά σε ένα άλλο σύρμα που τυλίγεται γύρω από τον ίδιο πυρήνα, που ονομάζεται δευτερεύουσα περιέλιξη. Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, που δημιουργείται από τη διέλευση ρεύματος μέσω του πρωτεύοντος τυλίγματος, προκαλεί στη συνέχεια ηλεκτρικό ρεύμα στο δευτερεύον τύλιγμα.

Εάν οι δύο περιελίξεις έχουν τον ίδιο αριθμό στροφών γύρω από τον πυρήνα, επιτρέπει στο πρωτεύον τύλιγμα να περάσει ένα ακριβές αντίγραφο του ηλεκτρικού του ρεύματος στο δευτερεύον τύλιγμα. Αυτοί οι τύποι μετασχηματιστών ονομάζονται τυπικά μετασχηματιστές απομόνωσης. Μέσω της επαγωγής, επιτρέπουν σε δύο κυκλώματα να συνδεθούν ηλεκτρικά ή να συζευχθούν, χωρίς στην πραγματικότητα να έρθουν σε άμεση φυσική επαφή, η οποία απομονώνει φυσικά τα δύο κυκλώματα το ένα από το άλλο.

Όταν η κύρια και η δευτερεύουσα περιέλιξη δεν έχουν τον ίδιο αριθμό στροφών γύρω από τον πυρήνα, η επαγωγική σύζευξη προκαλεί διαφορετικό αποτέλεσμα. Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το πρωτεύον τύλιγμα θα προκαλέσει ένα ρεύμα που είναι ανάλογο σε τιμή με τη διαφορά μεταξύ των δύο περιελίξεων. Για παράδειγμα, εάν η κύρια περιέλιξη είναι 10 στροφές γύρω από τον πυρήνα και η δευτερεύουσα περιέλιξη είναι 20 στροφές γύρω από τον πυρήνα, το επαγόμενο ρεύμα στο δευτερεύον τύλιγμα θα είναι διπλάσιο από την τάση του ρεύματος που διέρχεται από το πρωτεύον τύλιγμα.

Ένας ηλεκτροκινητήρας χρησιμοποιεί μια διαφορετική πτυχή του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Σε έναν απλό κινητήρα, ένα σύρμα τυλίγεται γύρω από έναν ρότορα που σχηματίζει τον περιστρεφόμενο άξονα του κινητήρα. Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα περνά μέσα από το καλώδιο, δημιουργεί ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Αυτό το πεδίο στη συνέχεια προκαλεί μια μηχανική δύναμη σπρώχνοντας μακριά και τραβώντας προς τους μαγνήτες που είναι τοποθετημένοι γύρω από τον ρότορα, ανάλογα με την πολικότητα των μαγνητικών πεδίων.
Οι συσκευές συντονισμού λειτουργούν με τρόπο παρόμοιο με τους μετασχηματιστές, ωστόσο, χωρίς τις ζευγαρωμένες περιελίξεις. Σε αυτές τις συσκευές δημιουργείται ένα μόνιμο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Όταν αυτό το πεδίο συναντά μια κεραία, η επίδραση της επαγωγικής σύζευξης προκαλεί την αντήχηση της κεραίας, η οποία, με τη σειρά της, προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα στο σημείο τροφοδοσίας της. Στην περίπτωση ενός ραδιοφώνου, το επαγόμενο ρεύμα ενισχύεται και ακούγεται μέσω του ραδιοφώνου. Σε μια συσκευή φόρτισης, το επαγόμενο ρεύμα εφαρμόζεται απευθείας στους ακροδέκτες μιας μπαταρίας για να επαναφορτιστεί.