Indutor: Diferenzas entre revisións

Contido eliminado Contido engadido
Elisardojm (conversa | contribucións)
Elisardojm (conversa | contribucións)
→‎Construción: tradución de es.wiki
Liña 27:
 
Tamén poden fabricarse pequenos indutores, que se usan para [[frecuencia]]s moi altas, cun condutor pasando a través dun cilindro de [[ferrita]] ou granulado.
 
== Funcionamento dunha bobina ==
Sexa unha bobina ou [[solenoide]] de lonxitude ''l'', sección ''S'' e dun número de espiras ''N'', polo que circula unha corrente eléctrica ''i''(''t'').
 
Aplicando a [[Lei de Biot-Savart]] que relaciona a indución magnética, ''B''(''t''), coa causa que a produce, é dicir, a corrente ''i''(''t'') que circula polo solenoide, obtense que o fluxo magnético ''Φ''(''t'') que abarca é igual a:
 
:<math>{\phi(t)}= {B(t)}\cdot{S}={\mu_o}\cdot{{N}\over{\ell}}\cdot{i(t)}\cdot{S}={\mu_o}\cdot{{N}{S}\over{\ell}}\cdot{i(t)}\,</math>
 
Se o fluxo magnético é variable no tempo, xérase en cada expira, segundo a [[Lei de Faraday]], unha ''[[forza electromotriz]] (f.e.m.)'' de autoindución que, segundo a [[Lei de Lenz]], tende a oporse á causa que a produce, é dicir, á variación da corrente eléctrica que xera devandito fluxo magnético. Por esta razón adoita chamarse ''forza contraelectromotriz''. Esta ten o valor:
 
:<math>{e(t)}={-N}{{d}{\phi(t)}\over{dt}}={-}{\mu_o}\cdot{{N^2}{S}\over{\ell}}\cdot{{di(t)}\over{dt}}</math>
 
Á expresión <math>{\mu_o}\cdot{{N^2}{S}\over{\ell}}\,\!\quad</math> noméase como ''[[Indutancia|coeficiente de autoindución]]'', ''L'', o cal relaciona a variación de corrente coa f.e.m. inducida e, como se pode ver, depende da xeometría da bobina e do núcleo na que está enrolada. Mídese en [[henrio]]s.
 
=== Enerxía almacenada ===
A bobina almacena [[enerxía eléctrica]] en forma de [[campo magnético]] cando aumenta a intensidade de corrente, devolvéndoa cando esta diminúe. Matematicamente pódese demostrar<ref>[http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001601/cap05/cap5tem4.html]</ref> que a enerxía <math>\mathcal{U} \,\!</math>, almacenada por unha bobina con [[indutancia]] <math>L\,\!</math>, que é percorrida por unha corrente de intensidade <math>I \,\!</math>, vén dada por:
 
:<math>\mathcal{U} = {1 \over 2} L I^2\,\!</math>
 
=== En circuítos ===
[[Ficheiro:Inductancia.png|miniatura|600px|'''Figura 1''': Circuíto con indutancia.]]
Da formulación física da bobina extraeuse a expresión:
 
:<math>{e(t)}={-L}\cdot{{di(t)}\over{dt}}</math>
 
Supoñendo unha bobina ideal, (figura 1), sen perdas de carga, aplicando a segunda [[Leis de Kirchhoff de circuítos eléctricos|Lei de Kirchhoff]], tense que:
 
:<math>{v(t)}+{e(t)}={0}\,\!</math>
 
É dicir, en toda bobina eléctrica dentro dun circuíto prodúcese nela unha caída de tensión:
 
:<math>{v_{L}(t)}={v(t)}={-e(t)}={L}\cdot{{di(t)}\over{dt}}</math>
 
Despexando a intensidade:
:<math>{i(t)}={i(0)}+{{1}\over{L}}\cdot{\int_{0}^{t} v(t) \, dt}\,\!</math>
Se no instante ''t'' = 0, a bobina está cargada cunha corrente ''I'', esta pódese substituír por unha bobina descargada e unha fonte de intensidade de valor i(0) = ''I'' en paralelo.
 
A corrente pola bobina, e por tanto o fluxo, non poden variar bruscamente xa que se non a tensión '''<math>{v_{L}(t)}</math>''' debería facerse infinita. Por iso ao abrir un circuíto onde se atope conectada unha bobina, sempre saltará un arco de corrente entre os bornes do interruptor que dá saída á corrente que descarga a bobina.
 
Cando o indutor non é ideal porque ten unha resistencia interna en serie, a tensión aplicada é igual á suma da caída de tensión sobre a resistencia interna máis a forza contra-electromotriz autoinducida.
 
=== En corrente alterna ===
 
En [[corrente alterna]], unha bobina ideal ofrece unha resistencia ao paso da corrente eléctrica que recibe o nome de '''reactancia indutiva''', '''<math>{X_{L}}</math>''', cuxo valor vén dado polo produto da pulsación (<math> \quad \omega = 2 \pi f \,\!</math>) pola indutancia, ''L'':
 
:<math> \quad X_L = j \omega L \,\!</math>
 
Se o pulso está en [[Radián|radiáns]] por segundo (rad/s) e a indutancia en [[henrio]]s (H) a reactancia resultará en [[ohmio]]s.
 
De acordo coa lei de Ohm circulará unha corrente alterna que se verá atrasada 90° (<math>\pi /2 </math>) respecto da tensión aplicada.
 
=== Asociacións comúns ===
[[Ficheiro:Inductorsseries.png|miniatura|370px|'''Figura 2.''' Asociación serie xeral.]]
[[Ficheiro:Inductorsparallel.png|miniatura|370px|'''Figura 3.''' Asociación paralelo xeral.]]
 
Do mesmo xeito que as [[Resistencia eléctrica|resistencias]], as bobinas poden asociarse en serie (figura 2), paralelo (figura 3) ou de forma mixta. Nestes casos, e sempre que non exista [[Indutancia|axuste magnético]], a indutancia equivalente para a asociación en serie virá dada por:
:<math>L_{AB} = L_1 + L_2 +...+ L_n = \sum_{k=1}^n L_k </math>
 
 
Para a asociación en paralelo temos:
:<math>L_{AB} = {1 \over \sum_{k=1}^n {1 \over L_k} } </math>
 
Para a asociación mixta procederase de forma análoga que coas resistencias.
 
Se se require unha maior comprensión do comportamento reactivo dun inductor, é conveniente
entón analizar detalladamente a [[Lei de Lenz]] e comprobar desta forma como se orixina unha reactancia de tipo indutiva, a cal nace debido a unha oposición que lle presenta o inductor, ou bobina, á variación de fluxo magnético.
 
==Indutores ideais e reais==