Jul 232019
 

Inductancia, campo magnético y fuerza contraelectromotriz (fcem)

Una bobina o inductor tiene la propiedad de oponerse a cualquier cambio en la corriente (corriente variante en el tiempo) que lo atraviesa. Esta propiedad se llama inductancia. Cuando una corriente atraviesa un conductor, un campo magnético es creado.

Las líneas de fuerza del campo magnético se expanden empezando en el centro del conductor y alejándose, pasando primero por el conductor mismo y después por el aire.

Mientras estas líneas de fuerza están todavía en el conductor, se genera una fuerza electromotriz (fem) en el conductor mismo. La tensión generada tiene una dirección opuesta a la dirección de la corriente. Debido a ésto es que la fuerza se llama Fuerza contraelectromotriz (fcem).

Este efecto causa que, en el conductor, se evite (temporalmente) que se logre el máximo valor de corriente. Cuando, eventualmente, la variación de la corriente desaparece (valor constante), las líneas de fuerza ya no se expandirán y la fuerza contraelectromotriz desaparece.

Cuando la corriente empieza a fluir por el conductor, las líneas de fuerza del campo magnético empiezan a expandirse rápidamente, logrando, con esto, que se cree una fuerza contraelectromotriz grande.

Inductancia, Campo magnético, Fuerza contra-electromotriz (fcem)

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En este momento la fuerza contraelectromotriz casi iguala a la fuente de tensión aplicada. Así, las tensiones de la fuente y la de la fuerza contraelectromotriz casi se cancelan y el flujo de corriente es pequeño.

Cuando después de un tiempo las líneas de campo magnético alcanzan su valor máximo, la fuerza contraelectromotriz deja de ser generada y la única fuerza electromotriz es la de la fuente.

En este momento en el circuito circula la corriente máxima debido a que no hay oposición de la inductancia.

Esta propiedad de oponerse a los cambios de corriente autoinduciendo una fuerza electromotriz en sentido opuesto (fuerza contraelectromotriz) se llama inductancia. La unidad de la inductancia es el henrio (henry) y se representa por la letra “L”.

Cuál es la inductancia de una bobina?

Para obtener la inductancia de una bobina se usa la siguiente fórmula: L = VL/(di/dt)

donde:

  • L es la inductancia en Henrios
  • VL es el voltaje en la bobina en Voltios
  • di/dt es la razón de cambio de la corriente en Amperios por segundo, A/s

Si se incrementa el número de vueltas de una bobina, se incrementa su inductancia. La relación entre inductancia  (autoinductancia) y el número de vueltas es: L = NΦ/I

donde:

  • L es la inductancia en Henrios
  • N es el numero de vueltas
  • Φ es el flujo magnético en Webers (Wb)
  • I es la corriente en Amperios

Ejemplo # 1

¿Cuál es la fem producida por por una bobina de 200 mH cuando por ella pasa una corriente de 3 amperios por un lapso de 20 ms?

  • L = 200 mH = 0.2 Henrios
  • I = 3 Amperios
  • t = 20 ms = 0.02 s

fem = VL = (L)(di/dt) = (0.2)(3/0.02) = 30 Volts

Ejemplo # 2

¿Cuál es la autoinductancia de una bobina con 200 vueltas de alambre de cobre que produce un flujo magnético de 2 mWb cuando por ella pasa una corriente directa de 5 amperios?

  • N = 200 vueltas
  • Φ = 2 mWb = 0,002 Webers
  • I = 5 Amperios

L = NΦ/I = (200)(0.002)/5 = 0.08 Henrios = 80 mH.

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