محاثة تبادلية

Ns عدد اللفات في الملف الثاني,

• اقرأ كذلك
• تحريض كهرطيسي
• محاثة مغناطيسية
• ملف كهربائي
• محول الوسائط

إضافةً إلى ذلك، وعند توصيل دائرتين تمر في كلاهما إشارات وتكونان مقترنتان بمحاثة ضعيفة، يكون نطاق حزمة الترددات ضيقا. وبزيادة المحاثة المتبادلة بينهما يبدأ نطاق الحزمة في الاتساع. فإذا ما زادت المحاثة المتبادلة عن النقطة الحرجة فتبدأ القمة في منحنى الاستجابة في النقصان، وتتزايد تضأمنية التردد الأوسط أكثر من نطاقي التردد العالي والتردد المنخفض، ويعرف ذلك بالترابط فوق الشديد.

Np عدد اللفات في الملف الأول.

كذلك، وعندما يكون أحد الملفات موصلا بدائرة تعطي إشارة كهربائية (موجية) فإن مقدار المحاثة المتبادلة تحدد شكل منحنى استجابة التردد. وبدون تعريف لحدود تلك الترددات فهي تسمى محاثة ضعيفة، أو محاثة حرجة أو محاثة فوق الشديدة.

من جانب آخر، ويلاحظ أن القدرة في أحد الملفين مساوية للقدرة في الملف الآخر. كما أن تلك المعادلات لا تنطبق إذا وصل كلا الملفين بمصدر للكهرباء.

L1 محاثة الملف 1 ,

و L2 محاثة الملف 2.

V1 الجهد عبر الملف المرغوب فحصه ,

حيث:

كذلك، وبتعيين المحاثة المتبادلة M بواسطة تلك المعادلة، فيمكن استخدامها لمعرفة خصائص الدارة :

ملفان مقترنان

وتعطي العلاقة الآتية المحاثة المتبادلة:

في هذا الإطار، تحدث المحاثة المتبادلة عندما يؤثر تغير للتيار في أحد الملفات منتجا جهدا في ملف آخر قريب. وتلك الحالة مهمة حيث يعتمد عليها عمل المحول الكهربائي ، كما تتسبب أحيانا في تآثير غير مرغوب فيه في دارة كهربائية.

حيث

من جهة ثانية، وتعتبر المحاثة المتبادلة M كذلك مقياس للترابط بين اثنين من الموصلات. وتحسب المحاثة المتبادلة بين الدارة i والدارة j بواسطة إجراء تكاملين لمعادلة نيومان.

محاثة ملف حلقي

.

وفي هذا السياق، يتكون الملف الحلقي من حلقة نصف قطرهاr ومساحتها A من مادة موصلة جيدة ذات نفاذية نسبية عالية µr مثل مادة الفريت Ferrit. وتغطى تلك الحلقة بسلك رفيع وتلف عليها بعدد N من اللفات. فتعطى المحاثة L :

حيث

• .
• حيث R نصف القطر الخارجي، وr نصف القطر الداخلي، وh ارتفاع الملف.
• جميع تلك الحالات تعتبر أن السلك رفيع بحيث يكون تقريب المعادلات مقبولا.

µ0 نفاذية الفراغ أو ثابت مغناطيسية الفراغ.

من جهة ثانية، كما توجد معادلة لحاثة الملف الحلقي، تعطي شدة المجال المغناطيسي كدالة لنصف القطر:

Vs الجهد على طرفي الملف الثاني,

Vp الجهد على طرفي الملف الأول (الموصل بالمصدر الكهربائي),

محاثة ملف اسطواني

.

وفي هذا الصدد، بافتراض أن سمك السلك مهملا. وتلك المعادلة تقريبية حيث أنها تعتبر المحاثة داخل الملف Rm فقط.

وفي هذا السياق، نعتبر ملف اسطواني طوله l بحيث يكون أكبر كثيرا من قطره A ، فيمكن بواسطة المعادلة تعيين محاثته:

إضافةً إلى ذلك، توجد معادلات أخرى للملفات القصيرة، وبالنسبة إلى ملف يبلغ طوله 6و0 من قطره فتطبق المعادلة :

.

حيث rw: نصف قطر الحلقة.

Is التيار في الملف الثاني,

Ip التيار في الملف الأول (الموصول بمصدر الكهرباء),

المحاثة المتبادلة

للجهد الناشيئ في الملف 2 بسبب تيار في الملف 1

N1 عدد اللفات في الملف 1,

Ns عدد اللفات في الملف الثاني,

• Np عدد اللفات في الملف الأول.
• وبالعكس بالنسبة للتيار :
• حيث:

N2 عدد اللفات في الملف 2,

حيث:

k معامل الاقتران و 0 ≤ k ≤ 1,

P21 نفاذية الوسط الذي يمر فيه الخطوط المغناطيسية.

من جانب آخر، كما تعتمد المحاثة المتبادلة على معامل الاقتران. ويكون معامل الاقتران بين 1 وصفر، وهو يمثل طريقة مناسبة لتعيين العلاقة بين اتجاه ملف ذو محاثة غير معروفة :

تعريف

.

وفي السياق ذاته، ,ووحدة المحاثة هي هنري ، وهي مسماة باسم الفيزيائي الأمريكي جوزيف هنري وتختصر بالإنجليزية H.

ويسمى معامل التناسب L لعدد N من اللفات محاثة :

وعلى صعيد آخر، إذا وجدت مواد مغناطيسية ذات سماحية ثابتة للمغناطيسية بالقرب من دائرة كهربائية فينطبق عليها قانون أمبير: تتناسب كثافة الخطوط المغناطيسية B مع شدة التيار I في الدائرة الكهربية. ولذلك يتناسب شدة المجال المغناطيسي الناشيئ Φ مع شدة التيار الآنية i في الدائرة.

إضافةً إلى ذلك، وتقدر محاثة 1 هنري، عندما يمر تيار منتظم مقداره 1 أمبير خلال 1 ثانية في موصل فرق الجهد بين طرفيه مقداره 1 فولت.

ومن ناحية أخرى، ملحوظة : إذا لم تـُظهر مواد مغناطيسية موجودة بالقرب من موصل كهربائي نفاذية ثابتة μr (حيث تعتمد على كثافة الخطوط المغناطيسية B) فتكون المحاثة ليست ثابتة وإنما تكون معتمدة على كثافة خطوط المغناطيسية، ويسمى هذا تشبع مغناطيسي. وتنشأ عنها محاثة ليست خطية، ويكون تحليلها صعبا بعض الشيء.

L1 محاثة الملف المرغوب فحصه

• dI1/dt التفاضل بالنسبة للزمن للتيار المار في الملف المرغوب فحصه ,
• dI2/dt التفاضل بالنسبة للزمن للتيار المار في الملف المقترن بالملف الأول
• M المحاثة المتبادلة.
• وتظهر علامة الناقص في المعادلة حيث أن اتجاه التيار

حيث:

من جانب آخر، وعندما يكون الملف مقترنا باملف آخر عن طريق المحاثة المتبادلة كما هو الحال مثلا في المحول الكهربائي ، فتنطبق العلاقة الآتية على الجهدين والتيارين وعدد اللفات في كل ملف :

كذلك، I2 خارجا من الصفحة (بحسب التعريف في الشكل). وعندما يكون التياران في كلا الملفين داخلين في النقطتين في الشكل تكون إشارة M موجبة.

.

المحاثة

من جانب آخر، ويسمى الجهد u الذي ينشأ عن تغير في التيار بجهد المحاثة الذاتي. وتعين المعادلة التفاضلية أعلاه المحاثة الخطية لملف موجود في دارة كهربائية.

إضافةً إلى ذلك، وبهذا التعريف للمحاثة يمكن وصف لعلاقة بين الجهد u عند طرفي السلك والتيار i بالمعادلة التفاضلية:

وينشأ المجال المغناطيسي عن التيار المار في الموصل.

كذلك، تعني العلامة السالبة في المعادلة طبقا لقاعدة اليد اليمنى بالنسبة لاتجاه المجال المعناطيسي والتيار.

من جانب آخر، ويؤثر كل تغير في المجال المغناطيسي في عدد N من الحلقات جهد وتكون محصلة المجال المغناطيسي فعالة.

علاوةً على ذلك، ولا يؤخد المجال المغناطيسي الناشيئ خارج الحلقة في الاعتبار ويكون ثابتا.

• .
• وإذا تكونت حلقة السلك من عدة لفات N كما هو الحال للملف فتنطبق المعادلة:
• .

في هذا الإطار، وتعتمد العلامة (+ أو -) في المعادلة السابقة على اتجاه التيار والجهد. فإذا تطابق اتجاه الجهد u مع اتجاه التيار عبر حلقة الموصل كما هو مبين في الرسم المقابل يصبح :

وفي هذا الصدد، طبقا لقانون المحاثة يتعين الجهد ui الناشيئ في حلقة موصلة يتخللها مجال مغناطيسي متغير مع الزمن وبالتالي مجال الكهربائي Ei ناشيئ بالحث :

• .
• أما إذا كان اتجاه كل من الجهد والتيار متضادين فتنطبق المعادلة :
• .

من جهة ثانية، في أغلب الأحوال لا تتغير المحاثة مع الزمن وتصبح العلاقة بين الجهد والتيار كالآتي:

في هذا الإطار، ويعمل جهد الحث على مرور تيار كهربائي يقاوم تغير التيار المتسبب في الحث. فإذا عرفنا التيار والجهد الناشئين عن الحث بأن يكونا في نفس الاتجاه تنطبق المعادلة .