Unidad de indUctancia BoBinas de indUctancia

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electricidad
Inducción
electromagnética
Entrega 3
Autor: Ing. José Barona Gurrea
Unidad de
inductancia
Cuando se origina un voltaje inducido de 1 V al producirse una variación
de 1 A, en un segundo, en la corriente
que atraviesa una bobina, se dice que
la inductancia de ésta es de 1 Henrio.
El nombre de esta unidad es un
homenaje al experimentador estadounidense Joseph Henry, cuyos descubrimientos sobre electromagnetismo
fueron simultáneos con los de Faraday.
En las aplicaciones prácticas,
especialmente en la radio se utilizan
inductancias de valores muchísimo
menores que el henrio, empleándose
como unidades convencionales el mili
henrio, que es la milésima parte del
Henrio y el microhenrio equivalente a
la millonésima parte de esta unidad.
Las representaciones abreviadas
de estas unidades son: H= Henrio;
mH = milihenrio y μH= microhenrio.
Bobinas de
inductancia
Las bobinas utilizadas en la radio
son de valores muy diferentes que varían
entre microhenrios y hasta 100 henrios.
Es muy frecuente el empleo de
1
1 Bobina
3
a
b
4
+
En los manuales figuran una serie
de fórmulas más menos complicadas
para calcular la inductancia de una bobina en función de sus características, de
las que vamos a indicar las más usuales.
Bobina cilíndrica
de una sola capa
de espiras (figura 10 a)
2
R
las del orden de los 300 μH que tienen
un diámetro que varía entre 0,5 y 3 cm
y están formadas por 50 a 100 espiras
de hilo de 0,2 a 0,3 mm de diámetro,
con aislamiento de esmalte, seda o
algodón.
I
2 Núcleo de hierro
3 Lámpara
4 Batería
-
Si N es el número de espiras de
la bobina,
a) su radio, y
b) su longitud.
La inductancia de la bobina, con
núcleo de aire será:
Figura 9. Experiencia demostrativa de la ley de Lenz. Al interrumpir el circuito, luce la lámpara
para cuyo encendido resultaba insuficiente el voltaje V de la batería
ELECTROSECTOR | Agosto 2016
L=
0,394 a2 N2
µH
9a + 10b
(1)
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electricidad
y expresando, como siempre, las dimensiones en cm, tendremos:
b
b
1º= Para la bobina con núcleo
de aire:
c
a
a
L=
0,315 x 1,752 x 12002 = 1440000
6 x 1,75 + 9 x2 + 10 x 1,5
43
= 33,490 µH (aproximadamente) = 33,49 mH
2º= Para la bobina con núcleo de
hierro: L =33,49 mH x 3000 = 100 H
A
(aproximadamente).
B
Inductancia mutua
Figura 10. Corte transversal de bobinas cilíndricas. (a) De una sola capa de espiras.
(b) De varias capas de espiras
Si tuviese núcleo magnético el valor
obtenido habría que multiplicarlo por el
coeficiente de permeabilidad del núcleo.
La inductancia de la bobina, con
núcleo de aire, será:
Ejemplo: ¿Cuál será la inductancia de
6a + 9b + 10
una bobina de una sola capa, formada
por 300 espiras de hilo de 0,5 mm, devanadas sobre una forma cilíndrica de
15 cm de longitud y 4 cm de diámetro?
Aplicando la fórmula (1) y expresando los valores de las longitudes en
cm tendremos:
2
2
L= 0,394 x 2 x 300 = 141840 = 844 µH
9 x 2 + 10 x1b
168
Bobinas cilíndricas
con varias capas
de espiras (figura 10 b)
Siendo N el número de espiras
a) el radio medio de la bobina
b) su longitud y
c) su altura.
2
2
L= 0,315 a N µH
(2)
Ejemplo: ¿Cuál será la inductancia
de una bobina de 1200 espiras de hilo
de 0,5 mm de diámetro devanadas en
30 capas de espiras sobre una forma
de baquelita de 20 mm de diámetro: 1º
con núcleo de aire; 2º con núcleo de
hierro de permeabilidad 3000?
Siendo 20 mm el diámetro de la
forma sobre la que va devanada la bobina, su altura c = 15 mm y su longitud
b = 20 mm, el radio medio a será:
20 c
+
= 17,5 mm.
2
2
Llevando a la fórmula (2) los valores correspondientes a este caso
ELECTROSECTOR | Agosto 2016
Refiriéndonos nuevamente al
caso representado en la figura 7 en
la que tenemos dos bobinas, P y S,
próximas, se dice que están acopladas magnéticamente y este acoplamiento será tanto mayor, cuanto mayor sea el número de líneas de fuerza
del campo creado por la corriente que
circula en el primario porque atraviesa las espiras del secundario, S.
De acuerdo con el valor de este
acoplamiento se dice que es “fuerte” o “débil”.
Es evidente que aumentará el
acoplamiento cuanto mayor sea la
permeabilidad del medio atravesado
por las líneas de fuerza y cuanto más
próximas estén las bobinas.
El voltaje desarrollado en la bobina S dependerá de las dimensiones de las bobinas, de su separación, de la permeabilidad del medio
y de la rapidez con que varíe la in-