INDUCTANCIA.
Inductancia (también denominada inductancia propia) es la propiedad de un circuito o elemento de un circuito para retardar el cambio en la corriente que pasa por él. El retardo está acompañado por absorción o liberación de energía y se asocia con el cambio en la magnitud del campo magnético que rodea los conductores.
En cualquier circuito, todo flujo magnético, alrededor de los conductores que transportan la corriente, pasa en la misma dirección a través de la ventana formada por el circuito.
Cuando el interruptor de un circuito eléctrico se cierra, el aumento de corriente en el circuito produce un aumento del flujo. El cambio del flujo genera un voltaje en el circuito que se opone al cambio de corriente.
Esta acción de oposición es una manifestación de la ley de Lenz en la que 747e45h cualquier voltaje magnético inducido se generará siempre en una dirección tal, que se opone a la acción que lo causa.
La inductancia se simboliza con la letra L y se mide en henrios (H) y su representación gráfica es por medio de un hilo enrollado, algo que recuerda que la inductancia se debe a un conductor ligado a un campo magnético. La fuente del campo magnético es la carga en movimiento, o corriente. Si la corriente varía con el tiempo, también el campo magnético varía con el tiempo. Un campo que varía con el tiempo induce a un voltaje en cualquier conductor presente en el campo. El parámetro de circuito de la inductancia relaciona el voltaje inducido con la corriente.
La magnitud del voltaje inducido en cualquier bobina, por un flujo magnético variable es proporcional al numero de vueltas de la bobina y a la velocidad de variación del flujo a través de su ventana. Esta relación se conoce como ley de Faraday. Expresada en términos matemáticos:
En donde e= voltaje inducido en la bobina (V)
N= número de vueltas conectadas en serie en la bobina
df/dt= velocidad de variación
El signo menos proviene de la ley de Lenz, e indica que el voltaje se genera en una dirección opuesta al cambio de flujo que lo causa. Debido a su acción de oposición, el voltaje inducido magnéticamente se denomina frecuentemente fuerza contra-electromotriz.
Un cambio en la magnitud o dirección de la corriente en cualquier conductor o bobina siempre establecerá un voltaje en una dirección opuesta al cambio. Por tanto la dirección de la tensión inducida dependerá de si la corriente está aumentando o disminuyendo.
Asimismo, cualquier cambio de la velocidad del flujo de electrones en un conductor en una bobina establecerá un voltaje que podrá retardar, pero no evitar dicho cambio.
2.1-Inductancia concentrada.
La inductancia propia de un circuito se puede incrementar añadiendo en serie una inductancia concentrada, llamada inductancia o inductor. La inductancia concentrada es una bobina de alambre con o sin núcleo ferromagnético. Si la inductancia concentrada es mucho mayor que la inductancia propia producida por los alambres de conexión, que es el caso común, la inductancia de los alambres de conexión puede despreciarse.
Cuando se analizan circuitos que contienen inductancias concentradas, debe considerase la resistencia de la bobina y la caída de voltaje debida a esa resistencia.
La figura a) muestra un inductor. Si se le asigna la dirección de referencia de la corriente en el inductor en la dirección de la caída de voltaje entre las terminales del inductor se obtienen: a)
Donde V se mide en voltios L en Henryos, I en amperios y T en segundos. Si la corriente sigue la dirección de aumento de voltaje en el inductor, la ecuación se escribe con un signo negativo.
Viendo la ecuación, el voltaje entre las terminales de un inductor es proporcional a la variación con el tiempo de la corriente en el inductor. Al llegar a ese punto se pueden hacer dos observaciones. Primero, si la corriente es constante, el voltaje en el inductor ideal es cero.
De esta manera el inductor se comporta como un cortocircuito para una corriente constante. Segundo, la corriente no puede cambiar en forma instantánea en un inductor; es decir la corriente no puede variar en una cantidad finita en un tiempo cero. La ecuación nos indica que este cambio requeriría un voltaje infinito, y los voltajes infinitos no son posibles.
2.2-Energía almacenada en una bobina.
Para establecer el flujo alrededor de un conductor con corriente, la fuente suministra energía eléctrica. Toda esta energía se almacena en el campo como energía magnética; nada se consume. Cuando la corriente se disminuye, el flujo que circunda los alrededores se disminuye, haciendo que la energía liberada se libere.
La energía almacenada en el campo magnético es diferente a las pérdidas de energía en los conductores, las cuales se transforman en energía calorífica. De este modo, cuando se analizan las relaciones de energía en un inductor, es conveniente hacer un modelo de circuito equivalente, que muestre la inductancia y la resistencia por separado.
La energía almacenada en el campo magnético de un inductor, en un instante de tiempo, es proporcional a la inductancia propia del inductor y al cuadrado de la corriente en ese instante. Expresado en términos matemáticos queda:
En donde WFk= energía acumulada en la inductancia en un tiempo T, (j)
Ik= corriente en el tiempo T, (A)
L= Inductancia (H)
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