Что такое взаимная индукция?

Явление взаимной индукции лежит в основе множества электроприборов. Нередка ситуация, когда человек непосредственно сталкивается с ее проявлениями в быту, но даже не подозревает об этом. Давайте вспомним недавнее прошлое, когда основным средством передачи информации являлись аналоговые сигналы. И вот, сейчас почти вся электронная техника переведена на цифровые виды модуляции. О том, что «цифра» лучше, знают все. Но вы задумывались, чем именно? Наверняка, у некоторых дома еще остался проводной телефон, обслуживаемый аналоговой АТС. Если сравнить современные «мобилки» и «старичков», то сравнение явно не в пользу последних. Слышать на фоне своего разговора прерывистое радиовещание или, что еще «лучше», слова еще чьего-то общения – этим уже никого не удивить. Так происходит потому, что в телефонном кабеле все жилы находятся близко одна к другой, поэтому возникает взаимная индукция в двух линиях. Еще одним примером могут служить те пульсирующие щелчки, появляющиеся в динамике телевизора или колонках компьютера, когда рядом находится мобилка и на нее идет звонок. Наконец, старые IDE-шлейфы с 80 проводниками использовали лишь половину из них, а другие 40 предотвращали последствия, которые несет в себе взаимная индукция. Примеров много, все приводить нет смысла. Важно лишь запомнить, что в данном случае любые «наводки» - это и есть взаимная индукция.

Вообще, под этим термином понимают процесс возникновения электродвижущей силы (ЭДС) в одном из рядом расположенных проводников в тот момент, когда в другом изменяется действующее значение тока. Наиболее просто взаимная индукция объясняется с помощью трансформатора. В упрощенном виде (частный случай) трансформатор представляет собой две катушки, намотанные на один и тот же магнитопровод. При прохождении тока по проводу одной из них, вокруг возникает магнитное поле. Вследствие этого появившийся магнитный поток пронизывает проводник второй катушки, создавая в ней ЭДС. Чтобы появился индуцированный ток, достаточно замкнуть выводы этой катушки, создав цепь. С ростом интенсивности магнитного потока увеличивается и взаимоиндукция. Для достижения требуемых характеристик (например, КПД) используют различные решения: изменяют конфигурацию магнитопровода- особым способом выполняют намотку катушек и пр. Взаимная индуктивность измеряется с помощью вариометров.

Как же она проявляется в примерах, указанных в начале статьи? Очень просто: почти во всех случаях (кроме мобилки) рядом расположены несколько проводников, как минимум по одному из которых проходит электрический ток. Следовательно, возникает магнитное поле, порождающее магнитный поток. Последний, пронизывая близлежащие проводники, наводит в них ЭДС, а так как цепь есть, то, в соответствии с законом электромагнитной индукции, появляется ток. Его направленность определяют, применяя правило Ленца.

Взаимоиндукция нашла широкое применение в современной электротехнике. Так как некоторые ее нежелательные проявления были указаны в начале статьи, имеет смысл привести примеры полезных. Один из наиболее известных приборов – бытовой стабилизатор сетевого напряжения. Внутри находится трансформатор (как правило, тороидного типа) с множеством выводов, каждый из которых соответствует определенной величине напряжения. Также в некоторых приборах можно встретить интересное решение – гальваническую развязку. Фактически, это тот же трансформатор (иногда оптронная пара), но не использующий коэффициент трансформации. В результате удается через магнитный поток выполнить связь нескольких контуров, обеспечив должный уровень электробезопасности. На производстве, например, это кран-балка.