Bobinas e Inductores

 

¿Qué es una bobina – inductor?

La bobina o inductor es un componente pasivo hecho de un alambre aislado que por su forma (espiras de alambre arrollados) almacena energía en forma de campo magnético, por un fenómeno llamado autoinducción. El inductor es diferente del condensador / capacitor, que almacena energía en forma de campo eléctrico.

 

símbolo electrito 

Inductancia, unidades

 

La inductancia mide el valor de oposición de la bobina al paso de la corriente y se miden en Henrios (H), pudiendo encontrarse valores de MiliHenrios (mH). El valor depende de:

• El número de espiras que tenga (a más vueltas mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios).
• El diámetro de las espiras (a mayor diámetro, mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios).
• La longitud del cable de que está hecha la bobina.
• El tipo de material de que está hecho el núcleo, si es que lo tiene.

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

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:

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).

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.