Inductancia

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD CULHUACÁN

INDUCTANCIA

La inductancia ( ), es una medida de la oposición a un cambio de corriente de un inductor o bobina que almacena energía en presencia de un campo magnético, y se define como la relación entre el

Flujo magnético ( ) y la

Intensidad de corriente eléctrica ( )

Número de vueltas (N) del devanado:

AUTOINDUCTANCIA

El análisis realizado anteriormente no toma en cuanta la fuente de campo magnético que causa la tensión inducida.

Si una bobina / inductor es atravesado por una corriente, este producirá un campo magnético a su alrededor.

Si esta corriente se suspende abruptamente (con un interruptor), el campo magnético desaparece. A los inductores no les agradan los cambios bruscos de corriente, intentará mantenerla e inducirá una tensión entre sus terminales de polaridad opuesta a la que tenía antes del corte de corriente.

Esta tensión será más grande cuanto más rápido sea el corte de corriente.

INDUCTANCIA MUTUA

Si por una bobina fluye una corriente que varía en el tiempo, se produce un flujo magnético y por ende un voltaje en esta. Si acercamos otra bobina observamos que las líneas de flujo inciden de manera que recíprocamente en esta se induce un voltaje y si existe trayectoria posible, también existirá una corriente. El voltaje que se induce en la segunda bobina es proporcional al cambio de la corriente de la primera bobina.

Si relacionamos el voltaje inducido en la segunda bobina con la corriente circulante de la primera bobina, se establece un coeficiente de inductancia mutua llamado M, este coeficiente relaciona el voltaje inducido a un lado del circuito con la corriente:

El orden de los subíndices de M, en este caso M21 indica que en L2 se produce un voltaje inducido por una corriente en L1 , lo mismo ocurre en viceversa.

MATERIALES MAGNÉTICOS: estos materiales son aquellos que poseen una forma especializada de energía que esta relacionada con la radiación electromagnética, y sus propiedades y estructura se distinguen de los demás por las características magnéticas que poseen.

DIAMAGNÉTICOS: los materiales diamagnéticos son `débilmente repelidos' por las zonas de campo magnético elevado. Cuando se someten a un campo, los dipolos se orientan produciendo campos magnéticos negativos, contrarios al campo aplicado. Los valores de susceptibilidad de estos materiales es pequeña y negativa y su permeabilidad próxima a la unidad. También estos materiales son una forma muy débil de magnetismo, la cual es no permanente y persiste no solamente cuando se aplica un campo externo.

PARAMAGNÉTICOS: los materiales paramagnéticos son débilmente atraídos por las zonas de campo magnético intenso. Se observa frecuentemente en gases. Los momentos dipolares se orientan en dirección al campo, y tiene permeabilidades próximas a la unidad y su susceptibilidad es pequeña pero positiva. Este efecto desaparece al dejar de aplicar el campo magnético. Es decir que el paramagnetismo se produce cuando las moléculas de una sustancia tienen un momento magnético permanente. El campo magnético externo produce un momento que tiende a alinear los dipolos magnéticos en la dirección del campo. La agitación térmica aumenta con la temperatura y tiende a compensar el alineamiento del campo magnético. En las sustancias paramagnéticas la susceptibilidad magnética es muy pequeña comparada con la unidad.

FERROMAGNÉTICOS: se caracterizan por ser siempre metálicos, y su intenso magnetismo no es debido a los dipolos. Este magnetismo puede ser conservado o eliminado según se desee, los 3 materiales ferromagnéticos son el hierro, el cobalto y el níquel. La causa de este magnetismo son los electrones desapareados de la capa 3d, que presentan estos elementos. Como se ha indicado, los materiales ferromagnéticos afectan drásticamente las características de los sistemas en los que se los usa. Los materiales ferromagnéticos no son lineales.

FERRIMAGNÉTICOS: es la base de la mayoría de los imanes metálicos de utilidad, los materiales magnéticos cerámicos se basan en un fenómeno ligeramente diferente. En cuanto a la histéresis, el comportamiento es básicamente el mismo. Sin embargo, la estructura cristalina de la mayoría de los materiales magnéticos cerámicos comunes implica un emparejamiento antiparalelo de los spines de los electrones, reduciendo por tanto el movimiento magnético neto que es posible alcanzar en los metales. Este fenómeno se distingue del ferromagnetismo mediante un nombre ligeramente diferente denominándose ferrimagnetismo.

INDUCCIÓN MAGNÉTICA

La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o tensión) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday, quien lo expresó indicando que la magnitud de la tensión inducida es proporcional a la variación del flujo magnético (Ley de Faraday)

De forma más general, las ecuaciones que describen el fenómeno son:

Dónde:

= Flujo magnético en weber

= Tiempo en segundos

N=número de espiras

V=voltaje inducido

FLUJO MAGNETICO

El flujo magnético es una medida de la cantidad de magnetismo, tal como se denomina al fenómeno físico por el cual los materiales ejercen fuerzas de atracción o de repulsión sobre otros materiales.

Se lo calcula a partir del campo magnético (región de espacio en la que una carga eléctrica puntual que se

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