kopplungsfaktor

Der Kopplungsfaktor, abgekürzt k, ist ein dimensionsloser Maßstab für die magnetische Kopplung zweier Spulen oder Wicklungen. Er beschreibt, wie stark der von einer Wicklung erzeugte magnetische Fluss die andere Wicklung verlinkt. Neben der Anwendung in der Elektrotechnik findet der Begriff auch in anderen gekoppelten Systemen Verwendung, wo er als allgemeiner Kopplungskoeffizient dient.

In der Theorie der Induktivität hängt der gegenseitige Fluss M von den Selbstinduktanzen L1 und L2 der beiden Wicklungen sowie vom Kopplungsfaktor ab. Die Beziehung lautet M = k sqrt(L1 L2). Umgekehrt lautet der Zusammenhang k = M / sqrt(L1 L2). Der Faktor k ist dimensionslos und liegt typischerweise im Bereich 0 bis 1. Ein k nahe 1 bedeutet eine nahezu vollständige Verkopplung der Flüsse, während k nahe 0 auf erhebliche Leckinduktivität hinweist.

Interpretation und Bedeutung: Ein hoher Kopplungsfaktor reduziert Verlust durch Leckfluss und erhöht die Effizienz, insbesondere bei Transformatoren und Koppler-Schaltungen. In der Praxis ist k oft frequenzabhängig und kann durch Material- und Geometrieeffekte, Kernverluste sowie L1- und L2-Toleranzen beeinflusst werden. Ebenso kann die Kopplung durch Montagesituation und Abstand der Wicklungen beeinflusst werden.

Messung und Anwendung: Der Kopplungskoeffizient lässt sich aus Messungen von L1, L2 und M bestimmen oder durch Kurzschluss- und offen-Zeittests ableiten. Er dient bei der Auslegung von Transformatoren, Drosseln und gekoppelten Schaltungen als Kennwert zur Beurteilung der Kopplung, Stabilität und Effizienz. In mechanischen oder akustischen Systemen wird der Begriff analog verwendet, um die Stärke der Wechselwirkung zweier Oszillatoren zu beschreiben.