Inductancia en Circuitos RL y RLC
La indutancia es una propiedad fundamental de un conductor eléctrico, que cuantifica su habilidad para almacenar energía en un campo magnético cuando una corriente eléctrica fluye a través de él. Representada típicamente por el símbolo «L», la inductancia se mide en unidades denominadas henrios (H). Cuando una corriente fluye a través de un conductor, genera un campo magnético a su alrededor. Si la corriente cambia, el campo magnético también cambia, induciendo una fuerza electromotriz (FEM) o voltaje a través del conductor, lo que se opone al cambio en la corriente. Este fenómeno es conocido como inducción electromagnética y es la base del concepto de inductancia.
Inductancia en Circuitos RL
En un circuito RL, donde «R» representa una resistencia y «L» una inductancia, se conectan ambos componentes en serie o paralelo. El comportamiento de un circuito RL depende de la constante de tiempo, τ (tau), definida como la relación entre la inductancia y la resistencia: τ = L / R. Esta constante determina la rapidez con la que el circuito responde a cambios en el voltaje, como durante la carga y descarga del inductor. Para un circuito RL en serie, la impedancia (Z) se da por: Z = √(R2 + (ωL)2), donde ω (omega) representa la frecuencia angular (ω = 2πf, siendo f la frecuencia en hercios).
Inductancia en Circuitos RLC
En un circuito RLC, compuesto por una resistencia (R), una inductancia (L) y un capacitor (C), conectados en serie o paralelo, el circuito puede exhibir un comportamiento más complejo, incluyendo resonancia, dependiendo de los valores de los componentes y la frecuencia de la señal de entrada. Para un circuito RLC en serie, la impedancia (Z) se calcula así: Z = √(R2 + (ωL – 1/(ωC))2). La frecuencia de resonancia (fres) en un circuito RLC en serie es la frecuencia en la cual la reactancia inductiva (XL = ωL) iguala la reactancia capacitiva (XC = 1/(ωC)). En esta frecuencia, el circuito muestra la mínima impedancia y el máximo flujo de corriente. La frecuencia de resonancia se calcula usando la fórmula: fres = 1 / (2π√(LC)). Para un circuito RLC en paralelo, se utiliza la admitancia (Y), que es el recíproco de la impedancia (Y = 1/Z). La condición de resonancia en un circuito RLC en paralelo ocurre cuando la susceptancia (parte imaginaria de la admitancia) debido al inductor y el capacitor se cancelan mutuamente. La frecuencia de resonancia para un circuito RLC en paralelo es la misma que la de un circuito RLC en serie.
Conclusiones
En ambos circuitos, RL y RLC, la presencia de inductancia afecta la respuesta transitoria (carga y descarga) y la respuesta en estado estable a entradas sinusoidales. Analizar estos circuitos implica típicamente resolver ecuaciones diferenciales o usar análisis de fasores en el dominio de la frecuencia.
