Un inductor

Inductor

Un inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético. Los inductores son elementos lineales y pasivos que pueden almacenar y liberar energía; Una aplicación de los inductores, consistente en bloquear (“choke” en inglés) las señales de AC de alta frecuencia en circuitos de radio, dio origen a que con dicho término (choque) se haga referencia a los inductores que se emplean en aplicaciones donde su valor no es crítico y que por lo tanto admiten grandes tolerancias.

El voltaje en un inductor está definido de la siguiente manera:

Su simbología es la siguiente y se mide en Henry (H):

Básicamente, todo inductor consiste en un arrollamiento de hilo conductor de cobre, existen inductores con núcleo de aire o con núcleo de un material ferroso, para incrementar su inductancia, también están construidos en circuitos integrados, usando el mismo proceso utilizado para realizar microprocesadores. En estos casos se usa, comúnmente, el aluminio como material conductor. Sin embargo, es raro que se construyan inductores dentro de los circuitos integrados; es mucho más práctico usar un circuito llamado "girador" que, mediante un amplificador operacional, hace que un condensador se comporte como si fuese un inductor.

Clasificación según el núcleo o soporte:

 Núcleo de aire: el devanado se realiza sobre un soporte de material no magnético (fibra, plástico.). En los casos donde no se utiliza soporte, la bobina queda conformada sólo debido a la rigidez mecánica del conductor.

 Núcleo de hierro: como tiene mayor permeabilidad que el aire (10 a 100), aumenta el valor de la inductancia. Sin embargo, sólo se emplea en bajas frecuencias porque a altas frecuencias las pérdidas son elevadas. Aplicaciones: fuentes de alimentación y amplificadores de audio.

 Núcleo de ferrita: las ferritas son óxidos de metales magnéticos, de alta permeabilidad (10 a 10000) que además son dieléctricos. Existe una gran variedad en el mercado en función de la frecuencia de trabajo.

Características

Los inductores poseen las siguientes características resaltantes:

 El campo magnético del inductor se relaciona linealmente con la corriente

 El campo magnético variable del inductor produce tensión

 La tensión es proporcional a la tasa de cambio en el tiempo de la corriente que produce el campo magnético

 Esa constante de proporcionalidad se le conoce como inductancia

 No hay tensión en el inductor si la corriente es constante

 Se almacena una cantidad finita de energía

 Un inductor se opone a un cambio abrupto en la corriente que pasa por él

 El inductor nunca disipa energía, sólo la almacena

Funcionamiento

Bobina o inductor tiene la propiedad de oponerse a cualquier cambio en la corriente (corriente variante en el tiempo) que lo atraviesa. Esta propiedad se llama inductancia que es directamente proporcional al número y diámetro de las espiras y a la permeabilidad del interior del arrollamiento, y es inversamente proporcional a la longitud de la bobina, es decir, cuando una corriente atraviesa un conductor, un campo magnético es creado. Las líneas de fuerza del campo magnético se expanden empezando en el centro del conductor y alejándose, pasando primero por el conductor mismo y después por el aire.

Mientras estas líneas de fuerza están todavía en el conductor, se genera una fuerza electromotriz (FEM) en el conductor mismo, la tensión generada tiene una dirección opuesta a la dirección de la corriente. Debido a esto es que la fuerza se llama Fuerza contra electromotriz (FCEM); Este efecto causa que, en el conductor, se evita que se logre el máximo valor de corriente. Cuando, eventualmente, la variación de la corriente desaparece (valor constante), las líneas de fuerza ya no se expandirán y la fuerza contra electromotriz desaparece.

Cuando la corriente empieza a fluir por el conductor, las líneas de fuerza del campo magnético empiezan a expandirse rápidamente, logrando con esto, que se cree una fuerza contra electromotriz mas grande. En este momento la fuerza contra electromotriz casi iguala a la fuente de tensión aplicada. Así, las tensiones de la fuente y la de la fuerza contra electromotriz casi se cancelan y el flujo de corriente es pequeño.

Cuando después de un tiempo las líneas de campo magnético alcanzan su valor máximo, la fuerza contra electromotriz deja de ser generada y la única fuerza electromotriz es la de la fuente. En este momento en el circuito circula la corriente máxima debido a que no hay oposición de la inductancia. La propiedad de oponerse a los cambios de corriente auto induciendo una fuerza electromotriz en sentido opuesto (fuerza contra electromotriz) se llama inductancia.

La unidad de la inductancia es el henrio (Henry) y se representa por la letra “L”; En un Inductor o bobina, se denomina inductancia (L) a la relación entre el flujo ¬ y la intensidad (I). El flujo mencionado es el flujo producido por la corriente I exclusivamente, no deben incluirse flujos producidos por otras corrientes ni por imanes situados cerca ni por ondas electromagnéticas es de poca utilidad porque no sabemos medir el flujo abrazado por un conductor. Lo único que sabemos medir son las variaciones del flujo y eso sólo a través del voltaje V inducido en el conductor por la variación del flujo.

La inductancia siempre es positiva, salvo en ciertos circuitos electrónicos especialmente concebidos para simular inductancias negativas. El término “inductancia” fue empleado por primera vez por Oliver Heaviside en febrero de 1886, mientras que el símbolo L se utiliza en honor al físico Heinrich Lenz.

Valor De La Inductancia

El valor de la inductancia viene determinado exclusivamente por las características geométricas de la bobina y por la permeabilidad magnética del espacio donde se encuentra. Así, para un solenoide, la inductancia, de acuerdo con las ecuaciones de Maxwell, viene determinada por:

L=µ(N2A)/l

Donde: µ; es la permeabilidad absoluta del núcleo, N es el número de espiras, A es el área de la sección transversal del bobinado y l la longitud de las líneas de flujo.

Energía Almacenada del Inductor

La bobina almacena energía eléctrica en forma de campo magnético cuando aumenta la intensidad de corriente, devolviéndola cuando ésta disminuye. Matemáticamente se puede demostrar que la energía, , almacenada por una bobina con inductancia L, que es recorrida por una corriente de intensidad I, viene dada por:

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