¿Qué es la inductancia?
¿Qué es la inductancia?
La inductancia ocurre cuando un cambio en el flujo de corriente se aprovecha con el propósito de evitar que las señales con componentes de frecuencia más alta pasen, mientras permite que las señales de componentes de frecuencia más baja lo hagan. Por eso, a veces se refieren a los inductores como "estranguladores", ya que efectivamente bloquean las frecuencias más altas. Una aplicación común de un estrangulador es en un circuito de polarización de amplificador de radio, donde el colector de un transistor necesita ser suministrado con un voltaje CC sin permitir que la señal de RF (radiofrecuencia) conduzca hacia atrás al suministro de CC.
Imagina un cable de 1,000,000 de millas (aproximadamente 1,600,000 kilómetros) de largo. Imagina que hacemos de este cable un bucle enorme y luego conectamos sus extremos a los terminales de una batería, como se muestra en la Figura 1, para hacer pasar corriente por el cable.
Si usáramos un cable corto para este experimento, la corriente comenzaría a fluir inmediatamente, y alcanzaría un nivel limitado solo por la resistencia en el cable y la resistencia en la batería. Pero debido a que tenemos un cable extremadamente largo, los electrones necesitan algo de tiempo para trabajar su camino desde el terminal negativo de la batería, alrededor del bucle, y de vuelta al terminal positivo. Por lo tanto, llevará algún tiempo para que la corriente alcance su nivel máximo.
El campo magnético producido por el bucle será pequeño al principio, durante los primeros momentos cuando la corriente fluye solo en parte del bucle. El campo aumentará a medida que los electrones recorran el bucle. Una vez que los electrones lleguen al terminal positivo de la batería, de modo que una corriente constante fluya alrededor de todo el bucle, la cantidad del campo magnético alcanzará su máximo y se estabilizará, como se muestra en la Figura 2. En ese momento, tendremos cierta cantidad de energía almacenada en el campo magnético. La cantidad de energía almacenada dependerá de la inductancia del bucle, que depende de su tamaño general. Simbolizamos la inductancia, como propiedad o como variable matemática, escribiendo una letra L mayúscula en cursiva. Nuestro bucle constituye un inductor. Para abreviar "inductor", escribimos una letra L mayúscula no cursiva.
Fig. 1. Podemos usar un bucle enorme e imaginario de cable para ilustrar el principio de la inductancia
Obviamente, no podemos hacer un bucle de cable con un perímetro cercano a 1,000,000 de millas. Pero podemos enrollar longitudes bastante largas de cable en bobinas compactas. Cuando lo hacemos, el flujo magnético para una longitud dada de cable aumenta en comparación con el flujo producido por un bucle de una sola vuelta, aumentando así la inductancia. Si colocamos una varilla ferromagnética llamada núcleo dentro de una bobina de cable, podemos aumentar la densidad de flujo y elevar la inductancia aún más.
Podemos lograr valores de L muchas veces mayores con un núcleo ferromagnético que con una bobina similar de tamaño pero con un núcleo de aire, un núcleo de plástico sólido o un núcleo de madera seca. (El plástico y la madera seca tienen valores de permeabilidad que difieren poco del aire o del vacío; los ingenieros ocasionalmente usan estos materiales como núcleos de bobina o "formas" para agregar rigidez estructural a los devanados sin cambiar significativamente la inductancia.) La corriente que un inductor puede manejar depende del diámetro del cable. Pero el valor de L también depende del número de vueltas en la bobina, el diámetro de la bobina y la forma general de la bobina.
Si mantenemos constantes todos los demás factores, la inductancia de una bobina helicoidal aumenta en proporción directa al número de vueltas de cable. La inductancia también aumenta en proporción directa al diámetro de la bobina. Si "estiramos" una bobina con un cierto número de vueltas y un cierto diámetro manteniendo constantes todos los demás parámetros, su inductancia disminuye. Por el contrario, si "comprimimos" una bobina alargada manteniendo constantes todos los demás factores, la inductancia aumenta.
En circunstancias normales, la inductancia de una bobina (o cualquier otro tipo de dispositivo diseñado para funcionar como inductor) permanece constante independientemente de la intensidad de la señal que aplicamos. En este contexto, "circunstancias anormales" se refieren a una señal aplicada tan fuerte que el cable del inductor se derrite, o el material del núcleo se calienta excesivamente. El buen sentido de la ingeniería exige que tales condiciones nunca deberían surgir en un sistema eléctrico o electrónico bien diseñado.
Fig. 2. Flujo magnético relativo en y alrededor de un bucle enorme de cable conectado a una fuente de corriente, como función del tiempo.
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