Subido por Gabriel Castillo Suxo

induccion

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INDUCTANCIA
La inductancia (L) es una propiedad de las bobinas
eléctricas (cable en forma de espiras) por la
cual podemos saber cuanto se opone la bobina al
paso de la corriente por ella por el efecto de la
corriente
inducida
por
la
propia
bobina (autoinducción).
No te preocupes que ahora explicamos todo esto
mucho más detalladamente para que lo entiendas.
Para explicar y entender la inductancia es necesario
conocer 2 grandes descubrimientos de la física
eléctrica, pero muy sencillos de entender.
Un físico llamado Oersted, descubrió que
un conductor o una espira por la que circula una
corriente genera a su alrededor un campo magnético.
Este campo magnético depende de la intensidad de
corriente que circule por el conductor y de su sentido.
Si es corriente alterna (variable), el campo magnético será variable igual que lo es la corriente que
circula por la bobina.
Otro físico llamado Faraday descubrió que un campo magnético variable que se mueva o varíe
cortando a un conductor hace que se genere una diferencia de potencial (d.d.p. o tensión) en los
extremos del conductor y que según Lenz, otro físico, esta d.d.p. será opuesta a la causa que lo
produce.
Es decir, se opondrá a la tensión a la que conectamos la bobina, que en definitiva es la que causa esta
otra tensión.
Si en lugar de ser un conductor es una bobina (conductor en forma de espiras) pasará lo mismo, se
creará una tensión o fuerza electromotriz en la bobina.
Si la bobina esta conectada en un circuito cerrado producirá sobre la bobina una corriente llamada
inducida de sentido contrario a la que atraviesa el conductor, o en este caso la bobina.
Fíjate como creamos corriente inducida:
Entendido estos dos fenómenos ahora conectemos una bobina (conductor enrollado en espiras) a una
tensión alterna.
Fíjate en la figura:
Si conectamos la bobina de la figura de arriba a una fuente de tensión alterna, resulta que por la bobina
circulará una corriente alterna (variable).
Esta corriente que circula por la bobina crea a su alrededor un campo magnético variable (Oersted) y
que además cortará los conductores de la propia bobina.
Según Faraday, al ser cortadas las bobinas por un campo magnético, en las bobinas se creará una
corriente y una tensión opuestas a la corriente y tensión a la que esta conectada la bobina.
Es decir habrá lo que se llama una caída de tensión en la bobina y una corriente opuesta a la que circula
por la bobina.
Este fenómeno es conocido como autoinducción, y como puedes ver produce una especie de
oposición a la corriente que circula por la bobina.
La corriente inducida provoca una oposición al paso de la corriente principal (se restan), es
decir provoca una resistencia al paso de la corriente, ya que reduce la intensidad real inicial.
Lógicamente los conductores de la bobina, por ser conductores, tendrán otra resistencia que nada tiene
que ver con esta que estamos estudiando.
Nota: si conectamos la bobina en corriente continua el campo magnético no será variable y por lo
tanto no cortará a las espiras no creando la corriente de autoinducción. Bueno, en realidad solo será
variable al conectarla y desconectarla, pero eso no cuenta para nosotros.
Con corriente contínua solo hay un caso en que se usa, es el la llamada Bobina de Inducción, que en
el primario se mete cc, y para hacerla variable utilizamos un interruptor para cortar y volver a meter
la corriente. Puedes saber más en el enlace.
La resistencia que aparece al conectar una bobina y en corriente alterna (debida a la autoinducción) se
llama Reactancia Inductiva, y se calcula de la siguiente forma:
XL = L x (2 x pi x f) = Reactancia inductiva y se mide en ohmios.
Donde f es la frecuencia de la corriente que atraviesa la bobina (en España normalmente 50Hz) y L se
mide en Henrios y es la inductancia de la bobina.
Cada bobina tiene su inductancia, para una misma bobina este valor es siempre el mismo, es
fijo, por lo que la inductancia es una propiedad de las bobinas constante para cada bobina.
Las bobinas también se pueden llamar inductores, ya puedes imaginar el por qué.
Cuando queramos saber la oposición que se va a encontrar una corriente que circulará por una bobina,
si sabemos su inductancia, podremos calcularla simplemente multiplicando por la frecuencia de la
corriente (y por el valor fijo pi = 3,1416).
Podríamos definir la inductancia como "una medida de la cantidad de fuerza electromotriz
(voltaje o tensión) generada en una bobina para un cambio de corriente por ella".
Otra definición sería: "La propiedad de una bobina de inducir fem debido al flujo cambiante de
corriente a través de ella".
La L o inductancia es un factor que depende de las características físicas de la bobina (es decir
de la geometría y de los materiales con los que está hecha) y no de la corriente que circula por él.
A mayor cantidad de espiras enrolladas que tenga la bobina, la inductancia es mayor.
Si además se agrega en el interior de la bobina un núcleo ferromagnético, la inductancia también
aumenta.
Luego para una misma bobina, este valor es un valor fijo.Entonces....¿De qué depende
exactamente la inductancia de una bobina?
La inductancia depende del tamaño y la forma del conductor de la bobina, del número de
espiras y del tipo de material que hay en el interior de la bobina.
Para calcular la inductancia de una bobina debemos de utilizar la siguiente fórmula:
Si en el núcleo no tenemos nada, será la permeabilidad del aire.
La unidad de inductancia es el henrio, nombrado en honor del físico estadounidense del siglo XIX
Joseph Henry, quien fue el primero en descubrir el fenómeno de la autoinducción. Un henrio es
equivalente a un voltio dividido por un amperio por segundo.
Si una corriente que cambia a la velocidad de un amperio por segundo induce una fuerza
electromotriz de un voltio, el circuito tiene una inductancia de una Henry, una inductancia
relativamente grande.
La inductancia aproximada de una bobina de una sola capa bobinada al aire y para bobinas que tengan
una longitud igual o mayor que 0,4 veces el diámetro de la bobina, puede ser calculada con la fórmula
simplificada:
L (microH)=d².n²/18d+40 l
L= inductancia en microhenrios
d= diámetro de la bobina en pulgadas
l= longitud de la bobina en pulgadas
n= número de espiras
El flujo magnético (del campo creado), será siempre proporcional a la intensidad que recorre la bobina.
En este caso podemos decir que:
Φ = L x I; donde Φ es el flujo magnético, I la intensidad de la bobina y L la inductancia.
Esta es otra forma de calcular la inductancia (L).
Para acabar decir que cualquier conductor tiene inductancia, incluso cuando el conductor no forma
una bobina.
La inductancia de una pequeña longitud de hilo recto es pequeña, pero no despreciable si la corriente
a través de él cambia rápidamente, en este caso, la tensión inducida puede ser apreciable.
ACOPLAMIENTO DE INDUCTANCIAS
Cuando fluye una corriente constante en una bobina como
en la ilustración de la derecha, se produce un campo
magnético en la otra bobina. Pero como el campo magnético
no está cambiando, la ley de Faraday nos dice que no habrá
voltaje inducido en la bobina secundaria. Pero si abrimos el
interruptor, para interrumpir la corriente como en la
ilustración del medio, habrá un cambio en el campo
magnético de la bobina de la derecha y se inducirá un voltaje.
Una bobina es un dispositivo reaccionario; ¡no le gusta
ningún cambio!. El voltaje inducido hará que fluya una
corriente en la bobina secundaria, que trata de mantener el
campo magnético que había allí. El hecho de que el campo
inducido siempre se oponga al cambio, es un ejemplo de
la ley de Lenz. Una vez que ya se ha interrumpido la corriente
y se cierra el interruptor para hacer que fluya de nuevo la
corriente como en el ejemplo de la derecha, se inducirá una
corriente en dirección opuesta, para oponerse al incremento
del campo magnético. La persistente generación de voltajes
que se oponen al cambio en el campo magnético es el
principio de operación de un transformador. El hecho de que
el cambio en la corriente de una bobina, afecte a la corriente
y el voltaje de la segunda bobina, está cuantificado por una
propiedad llamada inductancia mutua.
INDUCTANCIA MUTUA
Se llama inductancia mutua al efecto de producir una fem en
una bobina, debido al cambio de corriente en otra bobina
acoplada. La fem inducida en una bobina se describe
mediante la ley de Faraday y su dirección siempre es opuesta
al cambio del campo magnético producido en ella por la
bobina acoplada (ley de Lenz ). La fem en la bobina 1
(izquierda), se debe a su propia inductancia L.
La fem inducida en la bobina #2, originada por el cambio en
la corriente I1 se puede expresar como
La inductancia mutua M se puede definir como la proporción
entre la fem generada en la bobina 2, y el cambio en la
corriente en la bobina 1 que origina esa fem.
La aplicación mas usual de la inductancia mutua es el transformador.
Transformador
Un transformador hace uso de la ley de Faraday y las propiedades ferromagnéticas de un núcleo de
hierro para subir o bajar eficientemente los voltajes de corriente alterna (AC). Por supuesto que no
puede incrementar la potencia, de modo que si se eleva el voltaje, la corriente es disminuida
proporcionalmente y viceversa.
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