INDUCTancia

9
En electromagnetismo y electrónica, la inductancia ( ), es una medida de la oposición a un cambio de corriente de un inductor o bobina que almacena energía en presencia de un campo magnético, y se define como la relación entre el flujo magnético ( ) y la intensidad de corriente eléctrica ( ) que circula por la bobina y el número de vueltas (N) del devanado: a ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente ley de Faraday) establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde: 2 (* ) Donde es el campo eléctrico, es el elemento infinitesimal del contorno C, es la densidad de campo magnético y S es una superficie

description

Fisica

Transcript of INDUCTancia

Enelectromagnetismoyelectrnica, lainductancia(), es una medida de la oposicin a un cambio de corriente de uninductoro bobina que almacenaenergaen presencia de uncampo magntico, y se define como la relacin entre elflujo magntico() y laintensidad de corriente elctrica() que circula por la bobina y el nmero de vueltas (N) del devanado:

aley de induccin electromagntica de Faraday(o simplementeley de Faraday) establece que elvoltaje inducidoen uncircuitocerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en eltiempoelflujo magnticoque atraviesa unasuperficiecualquiera con el circuito como borde:2(*)Dondees el campo elctrico,es el elemento infinitesimal del contornoC,es ladensidad de campo magnticoySes una superficie arbitraria, cuyo borde esC. Las direcciones del contornoCy deestn dadas por laregla de la mano derecha.

Ley de LenzLaley de Lenzpara el campoelectromagnticorelaciona cambios producidos en el campo elctrico en un conductor con la variacin de flujo magntico en dicho conductor, y afirma que las tensiones o voltajes inducidos sobre un conductor y los campos elctricos asociados son de un sentido tal que se oponen a la variacin del flujo magntico que las induce.

Aumento de la corriente en una bobina El aumento de corriente en una bobina de cable, generar unafemque se opone a la corriente. La aplicacin de laley de voltajenos permitir ver el efecto de esta fem sobre la ecuacin del circuito. El hecho de que la fem siempre se oponga al cambio en la corriente, es un ejemplo de laley de Lenz.

La relacin de esta fem en contra de la corriente es el origen del concepto deinductancia. Lainductancia de una bobinase desprende de laley de Faraday.

alamacena

Cuando fluye unacorriente elctricapor unainductancia, hay energa almacenada en elcampo magntico.

Inductancia de una BobinaReaccin de una Bobina al Incremento de Corriente

Para un rea fija y una corriente cambiante, laley de Faradayviene a ser

Puesto que elcampo magnticode unsolenidees

entonces, para una bobina larga lafemse aproxima a

De la definicin deinductancia

obtenemos

Donde es la permeabilidad absoluta del ncleo, N es el nmero de espiras, A es el area de la seccin transversal del bobinado y l la longitud de las lneas de flujo.El clculo de l es bastante complicado a no ser que la bobina sea toroidal y an as, resulta difcil si el ncleo presenta distintas permeabilidades en funcin de la intensidad que circule por la misma. En este caso, la determinacin de l se realiza a partir de las curvas de imantacin.Qu es la constante de tiempo en circuitos RL y RC?Laconstantede tiempoes el tiempo necesario para que:- Un capacitor (condensador) se cargue a un 63.2 % de la carga total (mximo voltaje) despus de que una fuente de corriente directa se haya conectado a uncircuitoRC. o ...- Uninductor(bobina) este siendoatravesadapor el 63.2 % de la corriente total (mxima corriente), despus de que unafuentedecorriente directase haya conectado a uncircuitoRL.Como se ve, ni elcondensadoralcanza su mxima carga (y voltaje), ni labobinaalcanzan su mxima corriente en unaconstantede tiempo. Si transcurre una nuevaconstantede tiempoelcondensadorse habr cargado ahora a un 86.5 % de la carga total y por labobinacircular un 86.5 % de la corriente total.

Esta situacin es similar cuando el capacitor einductorse descargan:Cuando la fuente de voltaje en CD se retira de uncircuitoRC o RL y ha transcurrido unaconstantede tiempo elvoltajeen elcapacitorha pasado de un 100% hasta un 36.8 % (se ha perdido un 63.2% de su valor original). Igual sucede con elinductory lacorrienteque pasa por l.La siguientetablamuestra los valores (en porcentaje) de estos dos casos.

Ver:Carga de un condensador,Descarga de un condensador,Respuesta transitoria en circuito RL, en donde se complementa el conocimiento de laconstantede tiempo.Laconstantede tiempose calcula de la siguiente manera:- Para los capacitores: T = R x C- Para los inductores: T = L / Rdonde:- T: es laconstantede tiempo ensegundos- R: es laresistenciaen ohmios- C: es lacapacitanciaenfaradios- L: es lainductanciaen henriosTambin se pueden utilizar las siguientes combinaciones:

Acoplamiento de InductanciasCuando fluye una corriente constante en una bobina como en la ilustracin de la derecha, se produce uncampo magnticoen la otra bobina. Pero como el campo magntico no est cambiando, laley de Faradaynos dice que no habr voltaje inducido en la bobina secundaria. Pero si abrimos el interruptor, para interrumpir la corriente como en la ilustracin del medio, habr un cambio en el campo magntico de la bobina de la derecha y se inducir un voltaje. Una bobina es un dispositivo reaccionario; no le gusta ningn cambio!. El voltaje inducido har que fluya una corriente en la bobina secundaria, que trata de mantener el campo magntico que haba all. El hecho de que el campo inducido siempre se oponga al cambio, es un ejemplo de laley 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 inducir una corriente en direccin opuesta, para oponerse al incremento del campo magntico. La persistente generacin de voltajes que se oponen al cambio en el campo magntico es el principio de operacin de untransformador. El hecho de que el cambio en la corriente de una bobina, afecte a la corriente y el voltaje de la segunda bobina, est cuantificado por una propiedad llamadainductancia mutua.

Inductancia MutuaSe llama inductancia mutua al efecto de producir unafemen una bobina, debido al cambio de corriente en otrabobina acoplada. La fem inducida en una bobina se describe mediante laley de Faradayy su direccin siempre es opuesta al cambio del campo magntico producido en ella por la bobina acoplada (ley de Lenz). La fem en la bobina 1 (izquierda), se debe a su propiainductanciaL.La fem inducida en la bobina #2, originada por el cambio en la corriente I1se puede expresar como

La inductancia mutuaMse puede definir como la proporcin entre la fem generada en la bobina 2, y el cambio en la corriente en la bobina 1 que origina esa fem.La aplicacin mas usual de la inductancia mutua es eltransformador.

Inductancia Mutua: TransformadorSi por el secundario de untransformadorfluye mas corriente debido a que se est consumiendo maspotencia, entonces por el primario debe fluir igualmente mas corriente para suministrar mas energa. Este acoplamiento entre el primario y el secundario, se describe mas convenientemente en trminos deinductancia mutua. La inductancia mutua aparece en lasecuaciones del circuitode ambos circuitos primario y secundario del transformador.

Elanlisis de circuitos de corriente alternaes una rama de laelectrnicaque permiten el anlisis del funcionamiento de los circuitos compuestos deresistores,condensadoreseinductorescon una fuente de corriente alterna. En cuanto a su anlisis, todo lo visto en los circuitos de corriente continua es vlido para los de alterna con la salvedad que habr que operar con nmeros complejos con ecuaciones diferenciales. Adems tambin se usa lastransformadas de LaplaceyFourier. En estos circuitos, las ondas electrmagnticas suelen aparecer caracterizadas comofasoressegn su mdulo y fase, permitiendo un anlisis ms sencillo. Adems se debern tener en cuenta las siguientes condiciones:

Inductancia = Capacidad de trasmitir, llevar o arrastar algun tipo de energia.

Impedencia = resistencia a la transmisin o arrastre de algu na energia.

Circuito LCocircuito resonantees un circuito formado por unabobinaL y uncondensador elctricoC. En el circuito LC hay una frecuencia para la cual se produce un fenmeno deresonancia elctrica,