Cómo funcionan los inductores
Por: Marshall Cerebro
inductor
Un gran uso de los inductores es combinarlos con condensadores para crear osciladores. HUNTSTOCK/GETTY IMÁGENES
Un inductor es tan simple como puede ser un componente electrónico: es simplemente una bobina de alambre. Sin embargo, resulta que una bobina de alambre puede hacer algunas cosas muy interesantes debido a las propiedades magnéticas de una bobina.
En este artículo, aprenderemos todo sobre los inductores y para qué se utilizan.
Contenido
Conceptos básicos de inductores
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Aplicación del inductor: sensores de semáforo
Conceptos básicos de inductores
En un diagrama de circuito, un inductor se muestra así:
Para comprender cómo puede funcionar un inductor en un circuito, esta figura resulta útil:
Lo que ves aquí es una batería, una bombilla, una bobina de alambre alrededor de un trozo de hierro (amarillo) y un interruptor. La bobina de alambre es un inductor. Si ha leído Cómo funcionan los electroimanes, es posible que reconozca que el inductor es un electroimán.
Si sacaras el inductor de este circuito, lo que tendrías es una linterna normal. Cierras el interruptor y se enciende la bombilla. Con el inductor en el circuito como se muestra, el comportamiento es completamente diferente.
La bombilla es una resistencia (la resistencia crea calor para hacer que el filamento de la bombilla brille; consulte Cómo funcionan las bombillas para obtener más detalles). El cable de la bobina tiene una resistencia mucho menor (es solo cable), por lo que lo que se esperaría al encender el interruptor es que la bombilla brille muy tenuemente. La mayor parte de la corriente debe seguir el camino de baja resistencia a través del circuito. En cambio, lo que sucede es que cuando cierras el interruptor, la bombilla brilla intensamente y luego se vuelve más tenue. Cuando abres el interruptor, la bombilla brilla intensamente y luego se apaga rápidamente.
La razón de este extraño comportamiento es el inductor. Cuando la corriente comienza a fluir por primera vez en la bobina, la bobina quiere generar un campo magnético. Mientras se construye el campo, la bobina inhibe el flujo de corriente. Una vez construido el campo, la corriente puede fluir normalmente a través del cable. Cuando se abre el interruptor, el campo magnético alrededor de la bobina mantiene la corriente fluyendo en la bobina hasta que el campo colapsa. Esta corriente mantiene la bombilla encendida durante un período de tiempo aunque el interruptor esté abierto. En otras palabras, un inductor puede almacenar energía en su campo magnético y un inductor tiende a resistir cualquier cambio en la cantidad de corriente que fluye a través de él.
Piense en el agua...
Una forma de visualizar la acción de un inductor es imaginar un canal estrecho por el que fluye agua y una rueda hidráulica pesada cuyas paletas se hunden en el canal. Imagine que el agua en el canal no fluye inicialmente.
Ahora intenta hacer que el agua fluya. La rueda de paletas tenderá a impedir que el agua fluya hasta que alcance la velocidad del agua. Si luego intenta detener el flujo de agua en el canal, la rueda hidráulica que gira intentará mantener el agua en movimiento hasta que su velocidad de rotación se reduzca a la velocidad del agua. Un inductor hace lo mismo con el flujo de electrones en un cable: un inductor resiste un cambio en el flujo de electrones.
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La capacidad de un inductor está controlada por cuatro factores:
El número de bobinas: más bobinas significa más inductancia.
El material alrededor del cual se envuelven las bobinas (el núcleo)
El área de la sección transversal de la bobina: más área significa más inductancia.
La longitud de la bobina: una bobina corta significa bobinas más estrechas (o superpuestas), lo que significa más inductancia.
Poner hierro en el núcleo de un inductor le da mucha más inductancia que la que tendría el aire o cualquier núcleo no magnético.
La unidad estándar de inductancia es el henry. La ecuación para calcular el número de henrios en un inductor es:
H = (4 * Pi * #Vueltas * #Vueltas * Área de la bobina * mu) / (Longitud de la bobina * 10.000.000)
El área y la longitud de la bobina están en metros. El término mu es la permeabilidad del núcleo. El aire tiene una permeabilidad de 1, mientras que el acero puede tener una permeabilidad de 2000.
Aplicación del inductor: sensores de semáforo
Digamos que tomamos una bobina de alambre de unos 2 metros (6 pies) de diámetro, que contiene cinco o seis vueltas de alambre. Se cortan algunas ranuras en una carretera y se coloca la bobina en las ranuras. Conecta un medidor de inductancia a la bobina y ve cuál es la inductancia de la bobina.
Ahora estacionas un auto sobre la bobina y verificas la inductancia nuevamente. La inductancia será mucho mayor debido al gran objeto de acero colocado en el campo magnético del bucle. El automóvil estacionado sobre la bobina actúa como el núcleo del inductor y su presencia cambia la inductancia de la bobina. La mayoría de los sensores de semáforo utilizan el bucle de esta manera. El sensor prueba constantemente la inductancia del circuito en la carretera, y cuando la inductancia aumenta, sabe que hay un automóvil esperando.
Normalmente se utiliza una bobina mucho más pequeña. Un gran uso de los inductores es combinarlos con condensadores para crear osciladores. Consulte Cómo funcionan los osciladores para obtener más detalles.
Hora de publicación: 20 de enero de 2022
