Inductance Mutuelle et Principes de Base
L’inductance est une propriété fondamentale d’un conducteur électrique, mesurant sa capacité à stocker de l’énergie dans un champ magnétique lorsqu’un courant électrique le traverse. Typiquement représentée par le symbole « L », l’inductance est mesurée en henrys (H). Lorsqu’un courant circule dans un conducteur, il génère un champ magnétique autour de lui. Si le courant varie, le champ magnétique change également, induisant une force électromotrice (FEM) ou tension à travers le conducteur, s’opposant à la modification du courant. Ce phénomène est connu sous le nom d’induction électromagnétique et constitue la base du concept d’inductance.
Types d’Inductance
Auto-inductance : L’auto-inductance se réfère à l’inductance d’un conducteur ou d’une bobine unique, où le champ magnétique changeant généré par le courant induit une tension à travers le conducteur lui-même. Cette tension, connue sous le nom de FEM auto-induite, s’oppose à toute modification du courant. L’auto-inductance d’une bobine est principalement déterminée par sa forme, sa taille, le nombre de tours de la bobine, et le matériau du noyau (le cas échéant) autour duquel la bobine est enroulée.
Inductance mutuelle : L’inductance mutuelle se produit lorsque deux conducteurs ou bobines ou plus sont placés à proximité, et le champ magnétique changeant généré par le courant circulant dans un conducteur induit une tension à travers l’autre(s) conducteur(s). Cette tension, connue sous le nom de FEM mutuellement induite, dépend de l’orientation relative et de la distance entre les conducteurs, ainsi que de leur inductance individuelle.
Inductance Mutuelle
L’induction mutuelle est un phénomène dans lequel un changement du courant circulant à travers une bobine (appelée bobine primaire) induit une force électromotrice (FEM) dans une autre bobine à proximité (appelée bobine secondaire). Cela se produit en raison du couplage magnétique entre les bobines, le champ magnétique généré par la bobine primaire interagissant avec les tours de la bobine secondaire.
L’inductance mutuelle (M) est une mesure de l’efficacité de ce couplage magnétique entre les deux bobines. Elle est définie comme le rapport de la FEM induite dans la bobine secondaire au taux de changement de courant dans la bobine primaire :
EMFsecondaire = -M * (dIprimaire / dt)
Ici, M représente l’inductance mutuelle, mesurée en henrys (H), et (dIprimaire / dt) est le taux de changement de courant dans la bobine primaire. L’inductance mutuelle entre deux bobines dépend de facteurs tels que le nombre de tours dans chaque bobine, la distance entre les bobines, la géométrie et l’orientation des bobines, et le matériau du noyau (le cas échéant) partagé par les bobines.
Pour deux bobines en forme de solénoïde avec un noyau commun, l’inductance mutuelle peut être calculée en utilisant la formule suivante :
M = μ * N1 * N2 * A / l
où :
- M = Inductance mutuelle (H)
- μ = Perméabilité du matériau du noyau (H/m)
- N1 = Nombre de tours dans la bobine primaire
- N2 = Nombre de tours dans la bobine secondaire
- A = Aire de la section transversale du noyau (m2)
- l = Longueur des bobines (m)
Il est important de noter que la formule mentionnée ci-dessus est une approximation et suppose que les bobines ont la même géométrie, sont étroitement enroulées et partagent un axe commun. Elle suppose également que le champ magnétique est confiné au matériau du noyau et ne tient pas compte du flux de fuite. Pour d’autres géométries de bobines ou lorsque les bobines ne sont pas étroitement couplées, le calcul de l’inductance mutuelle peut être plus complexe et pourrait nécessiter des méthodes numériques ou une analyse par éléments finis.
L’induction mutuelle est le principe fondamental derrière les transformateurs, qui sont utilisés pour augmenter ou diminuer les tensions en courant alternatif dans diverses applications, telles que la transmission de puissance et l’isolation des signaux. L’efficacité d’un transformateur dépend du degré de couplage magnétique entre les bobines primaires et secondaires, qui est directement liée à l’inductance mutuelle.
