Medida de la inductancia Mutua en un circuito acoplado

MEDIDA DE LA INDUCTANCIA MUTUA EN UN CIRCUITO ACOPLADO
OBJETIVOS
Analizar y evaluar el acoplamiento magnético que existe en un circuito acoplado.
Determinar el coeficiente de acoplamiento magnético “k” y la inductancia mutua “M” en dicho circuito.
FUNDAMENTO TEÓRICO


Los circuitos magnéticos acoplados poseen inductores para poder transmitir la energía de un lugar a otro del circuito,gracias a un fenómeno conocido como inductancia mutua.

La inductancia muto cosiste en la presencia de un flujo magnético común que un dé a dos embobinados en uno de cuales una excitación causa el cambio de corriente y por tanto un cambio de flujo magnético. Como este flujo es común para que entonces deba existir un voltaje en el segundo por la ley de Faraday.

El voltaje producido en el segundoinductor es proporcional a la razón de cambio de corriente del primer inductor y al valor del segundo inductor.








La relación entre la corriente del primer inductor y el voltaje del segundo inductor es:



El valor de la inductancia mutua se mide en henrys y es siempre es positiva, sin embargo, el valor del voltaje producido en una inductancia debido al flujo magnético de otrainductancia puede ser positivo o negativo.

Como existen cuatro terminales involucrados en la inductancia mutua, no se puede utilizar la convención de signos que hemos utilizado en otros capítulos, si bien ahora se tiene que utilizar la convención del punto.
Convención del punto


La corriente que entra a un punto (cualquier punto) “intenta” salir del otro punto. “Entra” quiere decir desdeel punto de hacia el inductor, e inversamente “salir” quiere decir desde el inductor hacia el punto.
La corriente que entra a un terminal punteado el inductor induce un voltaje positivo en el otro punto. Inversamente, la corriente que sale de un terminal punteando induce un voltaje negativo en el otro punto.


El voltaje inducido del cual hemos estado hablando, es un término independiente delvoltaje que existe en el inductor. Por lo consiguiente, el voltaje que existe en el inductor, va a formarse por la suma del voltaje individual y el voltaje mutuo.





De este modo también se definen los voltajes en la frecuencia “s”.
 


Así como los voltajes en estado estable sinusoidal “”.



 La convención del punto, nos evita tener que dibujar el sentido en el que está enrollado el inductor, de tal manera que los puntos colocados en el mismo lugar en los dos inductores indican que los flujos producidos por estos son aditivos (se suman), y los puntos colocados en distinto lugar en los inductores indican que los flujos se restan.

Considerando que la energía no puede ser negativa M tiene un valor máximo:




Transformador lineal


Existen dos elementosprácticos que utilizan la inductancia muta: El transformador lineal y el ideal. El primero de ellos es sumamente utilizado en los sistemas de comunicaciones.

Primero asumimos que el transformador es lineal, es decir no posee ningún material magnético que elimine su linealidad. En muchas aplicaciones se conecta el primario en un circuito en resonancia mientras que el secundario muchas veces tambiénestá resonancia. Esto tiene como ventaja que se puede realizar circuitos con respuestas de picos anchos y caídas bruscas lo cual se utilizan en sistemas de filtrado.

Podemos observar en el siguiente circuito que una impedancia en el secundario se refleja en el primario según la relación:










Para el caso en el que el circuito conectado al primario y el secundario son circuito deresonancia idénticos, es decir con los mismos valores de inductancia, capacitancia y resistencia entonces se observa que existe una frecuencia de resonancia en el circuito el cual es . Sin embargo, si el acoplamiento es alto a una frecuencia superior existe también resonancia lo mismo que a una frecuencia inferior.

Esto es lo que causa que el ancho de banda de paso sea un poco mayor que en...