Inductancia de los Inductores
Los inductores son componentes electrónicos pasivos que almacenan energía en su campo magnético cuando una corriente eléctrica fluye a través de ellos. Se utilizan comúnmente en circuitos eléctricos y electrónicos para oponerse a los cambios en la corriente, filtrar señales y almacenar energía. Un inductor típicamente consiste en una bobina de alambre conductor, que puede estar enrollada alrededor de un núcleo de aire, ferrita u otro material magnético. Los inductores varían en forma, tamaño y valores de inductancia. A continuación, se presentan tres ejemplos de inductores con diferentes valores de inductancia:
Inductor de Señal Pequeña
Estos inductores se utilizan a menudo en circuitos electrónicos de baja potencia, como filtros, osciladores y aplicaciones de procesamiento de señales. Un ejemplo de un inductor de señal pequeña podría tener una inductancia de 10 μH (microhenrios).
Inductor de Potencia
Los inductores de potencia se encuentran comúnmente en circuitos de suministro de energía, convertidores DC-DC y reguladores de conmutación. Típicamente tienen calificaciones de corriente más altas y valores de inductancia. Un ejemplo de un inductor de potencia podría tener una inductancia de 100 μH (microhenrios).
Inductor de Alta Frecuencia
Diseñados para su uso en aplicaciones de alta frecuencia, como circuitos de RF (radiofrecuencia) y sistemas de comunicación, estos inductores suelen tener valores de inductancia más bajos y están optimizados para pérdidas bajas y capacitancia parasitaria mínima. Un ejemplo de un inductor de alta frecuencia podría tener una inductancia de 1 μH (microhenrio).
Cálculo de la Inductancia
Para calcular la inductancia de una bobina o inductor, siga estos pasos:
- Determine el número de vueltas (N) en la bobina.
- Identifique el material del núcleo y encuentre su permeabilidad relativa (μr). Para bobinas con núcleo de aire o materiales no magnéticos, μr es aproximadamente igual a 1.
- Calcule la permeabilidad del material del núcleo (μ) utilizando la fórmula: μ = μ0 * μr.
- Mida el área transversal (A) del núcleo en metros cuadrados (m2).
- Mida la longitud (l) de la bobina en metros (m).
- Inserte estos valores en la fórmula: L = (N2 * μ * A) / l.
- Calcule la inductancia (L) en henrios (H).
Tenga en cuenta que esta fórmula se aplica principalmente a inductores con forma de solenoide con un área transversal uniforme y vueltas espaciadas uniformemente. Para otras geometrías, el cálculo puede ser más complejo y podría requerir fórmulas especializadas o métodos numéricos, como el análisis de elementos finitos, para estimar con precisión la inductancia.
La Analogía Hidráulica
La analogía hidráulica, o la analogía fluido-eléctrica, es una herramienta ampliamente utilizada para la enseñanza y para aquellos que luchan por comprender cómo funcionan los circuitos. Esta analogía también se aplica a problemas de transferencia de calor. Dado que la corriente eléctrica es invisible y los procesos en juego en la electrónica a menudo son difíciles de demostrar, los diferentes componentes electrónicos se representan mediante equivalentes hidráulicos.
La relación entre voltaje y corriente se define (en dispositivos óhmicos como resistencias) por la ley de Ohm. La Ley de Ohm es análoga a la ecuación de Hagen-Poiseuille, ya que ambas son modelos lineales que relacionan el flujo y el potencial en sus respectivos sistemas.
El voltaje es como la diferencia de presión que empuja el agua a través de la manguera, medido en voltios (V). El flujo de agua se asume horizontal para ignorar la fuerza de gravedad. La corriente es equivalente a una tasa de flujo volumétrico hidráulico; es decir, la cantidad volumétrica de agua que fluye con el tiempo, medida en amperios (I o A). Cuanto más ancho sea el tubo, más agua fluirá a través de él.
Los inductores son equivalentes a una rueda de paletas pesada colocada en el flujo del fluido. La masa de la rueda y el tamaño de las palas restringen la capacidad del agua para cambiar rápidamente su tasa de flujo (corriente) a través de la rueda debido a los efectos de la inercia, pero, con el tiempo, un flujo constante pasará mayormente sin impedimentos a través de la rueda, ya que gira a la misma velocidad que el flujo de agua.
