Cuando una bobina hecha de alambre de cobre se coloca dentro de un campo magnético, el flujo magnético se agrega a la bobina. Faraday descubrió que cuando se carga el flujo magnético unido a la bobina, se introduce una corriente eléctrica en la bobina, siempre que la bobina esté cerrada. Si la bobina está abierta, entonces se establece una fuerza electromotriz en la bobina. Por lo tanto, la corriente y la fem generadas se denominan corriente inducida y fem inducida, respectivamente. La corriente inducida y la fuerza electromotriz en la bobina se mueven solo mientras cambia el flujo magnético asociado con la bobina.
Inductancia
La propiedad de un conductor o circuito debido a que un cambio en el flujo de corriente eléctrica produce una fuerza electromotriz. El flujo de una bobina devanada cerrada es directamente proporcional a la corriente de enlace, es decir, ∅ B ∝ I.
Para una bobina de devanado cerrado de N vueltas, el mismo flujo magnético está conectado a través de todos los devanados. A medida que cambia el flujo ∅ B a través de la bobina, cada vuelta contribuye a la fem inducida. Por lo tanto, el flujo enlazado con la bobina (enlace de flujo) es igual a N×∅ B.
Entonces, flujo total, N∅ B ∝ I.
La constante de proporcionalidad (I) en la reacción anterior se llama inductancia .
Autoinducción
El fenómeno según el cual se produce una fuerza electromotriz inversamente inducida como resultado de un cambio en la corriente eléctrica o en el flujo magnético en una bobina se denomina autoinducción. o podemos definirlo como el fenómeno de producción de fem inducida en una bobina que cambia cuando una corriente eléctrica la atraviesa.
También se puede expresar con palabras porque la potencia de la corriente en la bobina, la corriente en la bobina también cambia. En tal situación, también se induce una fem en la bobina. Tal fem se llama fem autoinducida y este fenómeno se conoce como autoinducción.
La autoinducción es la propiedad de una bobina debido a que la bobina se opone a cualquier cambio en la fuerza de la corriente que fluye a través de ella al inducir una fem en sí misma.
La fem inducida también se llama fem de retorno. La autoinducción se opone al aumento de corriente cuando la corriente se enciende en una bobina y la autoinducción se opone a la pérdida de corriente cuando se apaga la corriente. La autoinducción es bien conocida como la inercia de la electricidad.
La autoinducción L de una bobina depende de:
- El tamaño y la forma de la bobina.
- El número de vueltas N.
- La propiedad magnética del medio dentro de la bobina en la que está presente el flujo.
Nota : la autoinducción L no depende de la corriente I.
Fórmula del coeficiente de autoinducción: Flujo total vinculado con la bobina, N∅ ∝ I
N∅ = LI
donde ∅ = flujo ligado a cada espira y L = coeficiente de autoinducción de autoinducción.
Además, fem inducida,
e= -(d∅/ d × t) = -L dI/dt
dónde
L = ε/(dl / d × t)
1 Henry (H) = 1V – s/A o 1 T × m 2 / A o ohm-s.
Autoinductancia
Autoinducción de solenoide largo
Un solenoide largo es aquel cuya longitud es mucho mayor que el radio de la sección transversal.
Derivación para autoinducción de fórmula de solenoide largo-
El campo magnético (B) en cualquier punto dentro de un solenoide es realistamente constante y se especifica por-
B = µ°NI/L ……(1)
dónde,
- μ ° = permeabilidad magnética absoluta del espacio libre,
- N= número total de vueltas en el solenoide
- l = longitud del solenoide.
Flujo magnético usando cada inflexión del solenoide,
∅=B × área de cada vuelta
∅ = µ ° NI/L × A
donde A área de toda la inflexión del solenoide.
El flujo magnético total fascinó al solenoide = flujo a través de cada vuelta × número total de vueltas
N∅ = µ ° I × (N/L) × AI × N
Si L es el coeficiente de autoinducción del solenoide, entonces
N*∅ = LI …….(2)
De las ecuaciones 1 y 2, obtenemos
L = (µ ° EN 2 A) / l
Da la autoinductancia de un solenoide largo de longitud l, área de sección transversal. A tiene un número de vueltas por unidad de longitud igual a N. Si el núcleo es de cualquier otro material magnético u se coloca, entonces
μ= μ ° μ r
L = (µ ° µ r N 2 A) / l
La magnitud de la fem está dada por
e = L(dI × dt)
Multiplicando (I) a ambos lados, obtenemos
el × dt = LI × dl …….(3)
Pero
yo × dt = dq
Además, trabajo realizado (dW) = voltaje (e) x carga (dq) o dW=ex dq=el × dt
sustituimos estos valores en la ecuación 3, obtenemos
dW = LI × dl. …….(4)
Trabajo total realizado al aumentar la corriente de cero a I ° tenemos Al integrar ambos lados de la ecuación 4 obtenemos
W = ½ × LI ° 2
Este trabajo realizado al aumentar la corriente que fluye a través del inductor se almacena como energía potencial (U) en el campo magnético del inductor.
U = ½ × LI ° 2
Factores que afectan la fuerza del campo magnético alrededor de un solenoide
- Número de vueltas (torsión) cuanto mayor sea el número de vueltas más fuerte será el campo magnético del solenoide y viceversa.
- Cantidad de corriente que fluye.
- Cuanto mayor es el flujo, más fuerte es el campo magnético y viceversa.
- La colocación de un núcleo de hierro dulce a lo largo del eje del solenoide aumenta la intensidad del campo magnético.
Aplicaciones de la autoinducción
Algunas de las aplicaciones de la autoinducción son:
- Transformadores
- Circuitos de sintonización
- Motores de inducción
- Sensores
- Almacenar energía en un dispositivo
- Cuentas de ferrita
- estranguladores
- filtros
- Inductores utilizados como relés.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Qué es la inercia de la electricidad?
Responder:
Cuando una fuente de fem envía corriente en un circuito eléctrico bobinado, la autoinductancia del inductor (bobina) se comporta de la misma forma que la masa de un cuerpo, cuando una fuerza provoca un cambio en su posición. , Sabemos que cuanto mayor es la masa de un cuerpo, más se opone al cambio de estado del cuerpo. De manera similar, la masa de un cuerpo da una medida de su inercia. De manera similar, cuanto mayor sea la autoinductancia de una bobina, mayor será su resistencia al cambio de corriente a través de la bobina. Es por eso que la autoinducción también se conoce como la inercia de la electricidad.
Pregunta 2: Explique por qué las bobinas de inducción están hechas de cobre.
Responder:
La resistencia óhmica de una bobina de inducción hecha de cobre será muy baja. Debido al cambio en el flujo magnético, se generará una gran corriente inducida en dicha inductancia, lo que ofrece una oposición considerable al flujo de corriente debido a la fem aplicada.
Pregunta 3: ¿Qué factores controlan la magnitud de la fem en un circuito eléctrico?
Responder:
La magnitud de la fem inducida en un circuito eléctrico es proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético asociado con el circuito.
Pregunta 4: Dos bolas circulares del mismo tamaño, una de metal y la otra de vidrio, se dejan caer libremente desde la misma altura sobre el suelo. ¿Cuál de los dos llegará primero y por qué?
Responder:
La lenteja de vidrio llegará antes al suelo ya que la aceleración debida a la gravedad es independiente de la masa de los cuerpos que caen. Al ser un aislante, no se desarrolla corriente inducida en él debido al campo magnético terrestre.
Pregunta 5: ¿Cómo se puede aumentar la autoinducción de una bobina dada en N número de vueltas, área y longitud/ de sección transversal A?
Responder:
La autoinducción se puede aumentar con la ayuda de campos eléctricos. No depende de la corriente a través del circuito sino de la permeabilidad del material del que está hecho el núcleo.
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Artículo escrito por amitverma2d y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA