Mutualinduktanssi

Mutualinduktanssi (M) kuvaa kahden sähköisen käämin välistä magnettista kytkentää. Kun toisen käämin virta I1 muuttuu, sen luoma muutosmagnettinen kenttä indusoi jännitteen toisessa käämissä. Tämän mahdollistaa magneettinen vuorovaikutus käämien välillä. Mutualinduktanssi on tärkeä ilmiö muuntajissa, mutta sitä esiintyy myös muissa kytketyissä järjestelmissä ja langattomassa energian siirrossa.

Matemaattisesti kaksikäämisen järjestelmä voidaan esittää Vi darja: V1 = L1 dI1/dt + M dI2/dt ja V2 = M dI1/dt + L2 dI2/dt, missä L1 ja L2 ovat käämien itseduktanssit ja M on mutualinduktanssi. Näin jännitteet riippuvat sekä oman virran muutoksista että toisen käämin virran muutoksista. Energiaperiaatteen kautta kokonaisenergia on W = 1/2 (L1 I1^2 + L2 I2^2 + 2 M I1 I2).

Mutualinduktanssin voimakkuutta kuvataan kytkennän kerroimella k, jolloin M = k sqrt(L1 L2) ja 0 ≤ k ≤ 1. Kytkentä kasvaa, kun käämit ovat lähellä toisiaan, niissä on suurempi määrä kierrettyjä käämejä sekä korkean permeabiliteetin ytimen oletus. Rakenteelliset tekijät, kuten kalvot, ilmanreiät ja käämien geometria, vaikuttavat M-arvoon.

Käytännössä mutualinduktanssia hyödynnetään muun muassa muuntajissa, induktiivisessa energiansiirrossa ja langattomassa latauksessa. Se herättää myös haasteita, kuten liiallinen vuorovaikutus ja leakage-induktanssi, joka johtaa energian menetyksiin tai tehon siirtymisen epätoivoon.