¿Qué es inductor e inductancia? Teoría del inductor

Se el primero en calificar

Ultima edición el 21 septiembre, 2023

Un inductor es un componente electrónico pasivo que se utiliza en circuitos eléctricos para almacenar energía en forma de campo magnético. La inductancia, por su parte, es una propiedad física del inductor que determina la cantidad de energía que puede almacenar. Aunque puede parecer un concepto complicado, la teoría del inductor es fundamental en electrónica y se utiliza en numerosos dispositivos y sistemas, desde transformadores y motores eléctricos hasta circuitos de audio y de radio. En esta presentación, exploraremos en detalle qué es un inductor, cómo funciona y cuál es su papel en la teoría de circuitos eléctricos.

Indice de contenidos

Conceptos básicos de Inductancia

La inductancia es una propiedad eléctrica que se presenta en los circuitos eléctricos que tienen bobinas o inductores. Los inductores son elementos que se utilizan en los circuitos eléctricos para almacenar energía en forma de campo magnético.

¿Qué es un inductor?

Un inductor es un componente electrónico que se utiliza para almacenar energía en forma de campo magnético. Se compone de un cable enrollado alrededor de un núcleo de hierro o de aire. Un inductor se comporta como una resistencia eléctrica, pero su resistencia está determinada por su inductancia.

¿Qué es la inductancia?

La inductancia es una propiedad eléctrica que se presenta en los circuitos eléctricos que tienen bobinas o inductores. La inductancia se define como la capacidad de un inductor para almacenar energía en forma de campo magnético.

Fórmula de la inductancia

La inductancia se mide en henrios (H) y se calcula a partir de la fórmula:

L = N * Φ / I

Donde:

  • L: inductancia en henrios (H)
  • N: número de vueltas de la bobina
  • Φ: flujo magnético en webers (Wb)
  • I: corriente eléctrica en amperios (A)

¿Cómo funciona un inductor?

Un inductor se comporta como una resistencia eléctrica cuando se le aplica una corriente eléctrica. El inductor se opone al cambio en la corriente eléctrica y genera un campo magnético que almacena energía. Cuando se interrumpe la corriente eléctrica, el campo magnético se colapsa y libera la energía almacenada en forma de corriente eléctrica.

Aplicaciones de los inductores

Los inductores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones en los circuitos eléctricos, como:

  • Filtros
  • Transformadores
  • Osciladores
  • Generadores de señal
  • Antenas

Conclusión

La inductancia es una propiedad eléctrica que se presenta en los circuitos eléctricos que tienen bobinas o inductores. Los inductores se utilizan para almacenar energía en forma de campo magnético y se comportan como resistencias eléctricas. La inductancia se mide en henrios y se calcula a partir de la fórmula L = N * Φ / I. Los inductores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones en los circuitos eléctricos.

Principio de Inducción Electromagnética

El principio de inducción electromagnética es uno de los conceptos fundamentales en la teoría del inductor e inductancia. Este principio establece que cuando un campo magnético variable atraviesa un conductor, se genera una corriente eléctrica en ese conductor.

Cómo funciona el principio de inducción electromagnética

Este principio se basa en la idea de que un campo magnético variable puede generar un campo eléctrico que produce una corriente eléctrica en un conductor. El flujo magnético a través de un circuito cerrado se puede calcular mediante la fórmula:

Flujo magnético = campo magnético x área perpendicular al campo magnético

Por lo tanto, si el campo magnético que atraviesa el circuito varía en el tiempo, el flujo magnético también variará. Esto a su vez generará una corriente eléctrica en el circuito, según la ley de Faraday:

Corriente eléctrica = variación del flujo magnético / tiempo

Ejemplos de aplicación del principio de inducción electromagnética

Este principio se aplica en muchos dispositivos eléctricos, como transformadores, motores eléctricos, generadores, entre otros. Algunos ejemplos de su uso son:

  • Transformadores: los transformadores utilizan dos bobinas de alambre enrolladas alrededor de un núcleo de hierro. Cuando la corriente eléctrica se aplica a una bobina, se genera un campo magnético que induce una corriente en la segunda bobina, lo que permite la transmisión de energía eléctrica.
  • Motores eléctricos: los motores eléctricos convierten la energía eléctrica en energía mecánica. Utilizan un campo magnético que rota alrededor de un eje para generar un movimiento mecánico.
  • Generadores: los generadores convierten la energía mecánica en energía eléctrica. Utilizan un campo magnético que gira alrededor de una bobina de alambre para inducir una corriente eléctrica.

Importancia del principio de inducción electromagnética en la teoría del inductor e inductancia

El principio de inducción electromagnética es fundamental en la teoría del inductor e inductancia. Un inductor es un componente eléctrico que se utiliza para almacenar energía en un campo magnético. Cuando se aplica una corriente eléctrica a un inductor, se genera un campo magnético que puede almacenar energía. Cuando se interrumpe la corriente eléctrica, el campo magnético se colapsa y genera una corriente eléctrica en sentido opuesto al original, según la ley de Lenz. Esto se conoce como autoinducción.

Te interesará:  Características del MOSFET

Este principio establece que un campo magnético variable puede generar una corriente eléctrica en un conductor, lo que se aplica en muchos dispositivos eléctricos y es fundamental en el diseño de inductores.

Características de un inductor

Un inductor es un componente eléctrico pasivo que se utiliza para almacenar energía en un campo magnético. La inductancia es la propiedad que tienen los inductores de oponerse a cambios en la corriente eléctrica que los atraviesa.

Características de un inductor

Las características más importantes de un inductor son:

  • Inductancia: es la propiedad de un inductor de almacenar energía en un campo magnético, se mide en henrios (H).
  • Corriente máxima: es la corriente máxima que un inductor puede soportar sin que se sature el núcleo, se mide en amperios (A).
  • Resistencia DC: es la resistencia que presenta un inductor al paso de corriente continua, se mide en ohmios (Ω).
  • Frecuencia de trabajo: es la frecuencia de la señal eléctrica que atraviesa el inductor, se mide en hercios (Hz).
  • Factor de calidad: es la relación entre la energía almacenada en el campo magnético y la energía disipada en forma de calor debido a la resistencia del inductor, se mide en unidades adimensionales.

Además, los inductores también presentan otras características relevantes como:

  • Autoinducción: es la capacidad que tienen los inductores de generar una fuerza contraelectromotriz (FEM) cuando se produce un cambio en la intensidad de la corriente que los atraviesa.
  • Inducción mutua: es la capacidad que tienen dos o más inductores de influenciarse mutuamente a través del campo magnético que generan.
  • Coeficiente de acoplamiento: es la relación entre la energía transferida de un inductor a otro y la energía total almacenada en ambos inductores.

Para entender mejor las características de un inductor, podemos poner como ejemplo una bobina de encendido de un automóvil. Esta bobina es un inductor que se encarga de aumentar la tensión de la batería para poder encender las bujías. La inductancia de esta bobina es muy alta, lo que permite almacenar una gran cantidad de energía en el campo magnético, y la corriente máxima es suficiente para encender las bujías. Además, la frecuencia de trabajo es la misma que la del sistema eléctrico del automóvil, lo que permite un buen funcionamiento.

Aplicaciones del inductor

Antes de hablar de las aplicaciones del inductor, es importante entender qué es un inductor y qué es la inductancia.

¿Qué es un inductor?

Un inductor es un componente electrónico pasivo que se utiliza en circuitos eléctricos y electrónicos para almacenar energía en un campo magnético.

¿Qué es la inductancia?

La inductancia es una medida de la capacidad de un inductor para almacenar energía en un campo magnético.

Aplicaciones del inductor:

Los inductores se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, entre las que destacan:

1. Filtros de corriente

Los inductores se utilizan como parte de los filtros de corriente en los circuitos eléctricos y electrónicos. Estos filtros se utilizan para eliminar o reducir las interferencias de alta frecuencia en un circuito.

2. Convertidores de energía

Los inductores se utilizan en los convertidores de energía para almacenar energía en un campo magnético y luego liberarla en momentos específicos. Los convertidores de energía se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo la alimentación de dispositivos electrónicos portátiles y la carga de baterías.

3. Circuitos resonantes

Los inductores se utilizan en los circuitos resonantes para crear una frecuencia de resonancia específica. Los circuitos resonantes se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo los sistemas de comunicación y los sistemas de control de motores.

4. Sistemas de iluminación

Los inductores se utilizan en los sistemas de iluminación para controlar la corriente en los circuitos de iluminación. Los inductores se utilizan en combinación con los capacitores para crear circuitos de oscilación que producen una luz suave y uniforme.

5. Sistemas de sonido

Los inductores se utilizan en los sistemas de sonido para filtrar las frecuencias no deseadas y mejorar la calidad del sonido. Los inductores se utilizan en combinación con los capacitores y los resistores para crear circuitos de filtrado de audio.

Conclusión

Los inductores son un componente importante en los circuitos eléctricos y electrónicos. Se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, desde los sistemas de iluminación hasta los sistemas de sonido, pasando por los filtros de corriente y los convertidores de energía.

Tipos de inductor

Un inductor es un componente eléctrico que se utiliza para almacenar energía en forma de campo magnético. La inductancia, por otro lado, es la capacidad de un inductor para almacenar energía en forma de campo magnético.

Existen diferentes tipos de inductores, cada uno con diferentes características y aplicaciones. A continuación, explicaremos los más comunes:

Inductores de aire

Estos inductores tienen un núcleo de aire y se utilizan en aplicaciones de radio de alta frecuencia y en circuitos de sintonización. Como no tienen un núcleo de hierro, no son muy eficientes en la energía que pueden almacenar, pero son útiles para aplicaciones de alta frecuencia.

Inductores de hierro

Estos inductores tienen un núcleo de hierro y son los más comunes. Se utilizan en aplicaciones de baja y media frecuencia, como en transformadores de potencia y en circuitos de filtrado. Los inductores de hierro son más eficientes en la energía que pueden almacenar que los inductores de aire.

Inductores variables

Estos inductores tienen la capacidad de variar su inductancia. Esto se logra cambiando la posición de las bobinas o cambiando el tamaño del núcleo de hierro. Se utilizan en aplicaciones de sintonización y en circuitos de radio.

Inductores de película de metal

Estos inductores se fabrican utilizando una película de metal enrollada en un núcleo de cerámica. Se utilizan en aplicaciones de alta frecuencia, como en circuitos de radio y en antenas.

Inductores de toroide

Estos inductores tienen un núcleo de hierro en forma de toroide y son muy eficientes en la energía que pueden almacenar. Se utilizan en aplicaciones de baja y media frecuencia, como en transformadores de potencia y en circuitos de filtrado.

Inductores de chip

Estos inductores se fabrican utilizando técnicas de microprocesamiento y se utilizan en aplicaciones de alta frecuencia en circuitos integrados.

Inductores de potencia

Estos inductores se utilizan en aplicaciones de alta corriente y baja frecuencia, como en circuitos de alimentación y en motores. Tienen un núcleo de hierro y están diseñados para manejar grandes cantidades de energía.

Te interesará:  Caza en motor síncrono

Es importante seleccionar el tipo correcto de inductor para la aplicación específica y para obtener el mejor rendimiento posible.

Principio de la bobina de núcleo de hierro

Antes de hablar sobre el principio de la bobina de núcleo de hierro, es importante entender qué es un inductor y qué es inductancia.

¿Qué es un inductor?

Un inductor es un componente eléctrico pasivo que se utiliza para almacenar energía en un campo magnético. Se compone de una bobina de alambre conductor que se enrolla alrededor de un núcleo de material ferromagnético, como el hierro.

¿Qué es inductancia?

Inductancia es una propiedad de los inductores que representa la cantidad de energía magnética que se almacena en la bobina. Se mide en henrios y depende de factores como el número de vueltas de la bobina, el tamaño del núcleo y la permeabilidad magnética del material del núcleo.

Principio de la bobina de núcleo de hierro

El principio de la bobina de núcleo de hierro se basa en la idea de que el campo magnético generado por una corriente eléctrica en una bobina se puede mejorar aún más si se coloca un núcleo de hierro dentro de la bobina. El hierro es un material ferromagnético, lo que significa que es altamente permeable al campo magnético.

Al colocar un núcleo de hierro dentro de la bobina, se concentra el campo magnético generado por la corriente eléctrica y se aumenta la inductancia de la bobina. Esto se debe a que el hierro atrae las líneas de fuerza magnética y las concentra en el núcleo, lo que aumenta la densidad del flujo magnético.

Además, la presencia del núcleo de hierro reduce la cantidad de espacio vacío en la bobina, lo que aumenta la eficiencia del inductor. Esto se debe a que el flujo magnético no se dispersa tanto en el espacio vacío, sino que se concentra en el núcleo, lo que reduce las pérdidas de energía.

Esto se debe a que el hierro es altamente permeable al campo magnético y concentra el flujo magnético en el núcleo, lo que aumenta la densidad del flujo magnético y reduce las pérdidas de energía.

El campo magnético en los inductores

Antes de entender cómo funciona el campo magnético en los inductores, es importante comprender qué es un inductor y la inductancia.

¿Qué es un inductor?

Un inductor es un componente eléctrico pasivo que se utiliza en circuitos electrónicos para almacenar energía en forma de campo magnético. Consiste en una bobina de alambre que se enrolla alrededor de un núcleo de hierro o de aire. Cuando se aplica una corriente eléctrica a la bobina, esta crea un campo magnético alrededor del núcleo.

¿Qué es la inductancia?

La inductancia es una medida de la capacidad de un inductor para almacenar energía en forma de campo magnético. Se mide en henrios (H) y depende del número de vueltas de la bobina, el diámetro del alambre y el material del núcleo.

El campo magnético en los inductores

Cuando se aplica una corriente eléctrica a un inductor, se crea un campo magnético alrededor del núcleo. Este campo magnético es proporcional a la corriente que fluye a través de la bobina y a la inductancia del inductor. La dirección del campo magnético depende de la dirección de la corriente.

El campo magnético creado por un inductor puede interactuar con otros campos magnéticos en el circuito, lo que puede provocar una variedad de efectos, como la inducción electromagnética, la autoinducción y la inductancia mutua.

Inducción electromagnética

La inducción electromagnética es el proceso por el cual un campo magnético cambia la corriente eléctrica en un circuito. Esto se puede lograr mediante la colocación de un inductor cerca de otro conductor que transporta una corriente variable. El cambio en el campo magnético del inductor induce una corriente en el conductor.

Autoinducción

La autoinducción es la capacidad de un inductor para resistir cambios en la corriente que fluye a través de él. Cuando la corriente cambia, el campo magnético del inductor también cambia, lo que puede producir una fuerza electromotriz (fem) que se opone al cambio en la corriente.

Inductancia mutua

La inductancia mutua es la capacidad de dos inductores para influir en los campos magnéticos del otro. Cuando dos inductores están cerca uno del otro, el campo magnético de uno puede inducir una corriente en el otro. Esto puede ser útil en circuitos que requieren la transferencia de energía de un inductor a otro.

Comprender cómo funciona el campo magnético en los inductores es crucial para diseñar y construir circuitos electrónicos eficientes y confiables.

El campo magnético en los inductores

Antes de entender cómo funciona el campo magnético en los inductores, es importante comprender qué es un inductor y la inductancia.

¿Qué es un inductor?

Un inductor es un componente eléctrico pasivo que se utiliza en circuitos electrónicos para almacenar energía en forma de campo magnético. Consiste en una bobina de alambre que se enrolla alrededor de un núcleo de hierro o de aire. Cuando se aplica una corriente eléctrica a la bobina, esta crea un campo magnético alrededor del núcleo.

¿Qué es la inductancia?

La inductancia es una medida de la capacidad de un inductor para almacenar energía en forma de campo magnético. Se mide en henrios (H) y depende del número de vueltas de la bobina, el diámetro del alambre y el material del núcleo.

El campo magnético en los inductores

Cuando se aplica una corriente eléctrica a un inductor, se crea un campo magnético alrededor del núcleo. Este campo magnético es proporcional a la corriente que fluye a través de la bobina y a la inductancia del inductor. La dirección del campo magnético depende de la dirección de la corriente.

El campo magnético creado por un inductor puede interactuar con otros campos magnéticos en el circuito, lo que puede provocar una variedad de efectos, como la inducción electromagnética, la autoinducción y la inductancia mutua.

Inducción electromagnética

La inducción electromagnética es el proceso por el cual un campo magnético cambia la corriente eléctrica en un circuito. Esto se puede lograr mediante la colocación de un inductor cerca de otro conductor que transporta una corriente variable. El cambio en el campo magnético del inductor induce una corriente en el conductor.

Autoinducción

La autoinducción es la capacidad de un inductor para resistir cambios en la corriente que fluye a través de él. Cuando la corriente cambia, el campo magnético del inductor también cambia, lo que puede producir una fuerza electromotriz (fem) que se opone al cambio en la corriente.

Te interesará:  Niveles de energía atómica

Inductancia mutua

La inductancia mutua es la capacidad de dos inductores para influir en los campos magnéticos del otro. Cuando dos inductores están cerca uno del otro, el campo magnético de uno puede inducir una corriente en el otro. Esto puede ser útil en circuitos que requieren la transferencia de energía de un inductor a otro.

Comprender cómo funciona el campo magnético en los inductores es crucial para diseñar y construir circuitos electrónicos eficientes y confiables.

Diferencia entre inductor e inductancia

Para entender la diferencia entre inductor e inductancia, primero debemos conocer qué es cada uno de ellos.

¿Qué es un inductor?

Un inductor es un componente eléctrico pasivo que se utiliza para almacenar energía en un campo magnético. Consiste en una bobina de alambre conductor que se enrolla alrededor de un núcleo de material magnético, como el hierro o el ferrita.

Ejemplo: Un inductor se utiliza en una fuente de alimentación para filtrar la corriente continua y suavizar la salida.

¿Qué es la inductancia?

La inductancia es la propiedad de un circuito eléctrico que se opone a los cambios en la corriente eléctrica. Se mide en henrios (H) y depende del número de vueltas de la bobina, el área de la sección transversal del núcleo y el material del que está hecho.

Ejemplo: Si tenemos una bobina con una inductancia de 1 henrio y una corriente que cambia a una tasa de 1 amperio por segundo, la tensión inducida en la bobina será de 1 voltio.

¿Cuál es la diferencia?

La diferencia entre inductor e inductancia radica en que el inductor es un componente físico que se utiliza para almacenar energía en un campo magnético, mientras que la inductancia es una propiedad eléctrica que mide la capacidad de un circuito para almacenar energía en un campo magnético.

Quote: «El inductor es el recipiente, y la inductancia es lo que contiene».

Efectos de la corriente eléctrica en un inductor

Antes de hablar sobre los efectos de la corriente eléctrica en un inductor, es importante entender qué es un inductor y la inductancia.

¿Qué es un inductor?

Un inductor es un componente eléctrico que almacena energía en un campo magnético generado por la corriente eléctrica que fluye a través de él. Está compuesto por una bobina de alambre conductor enrollada alrededor de un núcleo de material magnético.

¿Qué es la inductancia?

La inductancia es una propiedad de los inductores que mide su capacidad para almacenar energía en un campo magnético. Se mide en henrios (H) y depende del número de vueltas de la bobina, la geometría del inductor y la permeabilidad del núcleo magnético.

Efectos de la corriente eléctrica en un inductor

Cuando una corriente eléctrica fluye a través de un inductor, se generan varios efectos:

1. Generación de un campo magnético

Cuando la corriente eléctrica fluye a través de la bobina del inductor, se genera un campo magnético alrededor del núcleo magnético. Este campo magnético se almacena en el inductor y se puede utilizar para realizar tareas útiles, como la generación de voltajes y corrientes alternas.

2. Oposición al cambio de corriente

Un inductor también se opone a los cambios rápidos de corriente. Cuando se aplica una corriente eléctrica a un inductor, este se carga lentamente debido a la inductancia. Si se cambia rápidamente la corriente eléctrica, el inductor se opone al cambio, lo que puede generar un voltaje inverso en el circuito.

3. Almacenamiento de energía

El inductor almacena energía en su campo magnético. Si se interrumpe la corriente eléctrica, el campo magnético del inductor se colapsa y libera su energía en forma de una corriente eléctrica inversa. Este efecto se utiliza en circuitos de protección de sobretensión para proteger los componentes del circuito de daños.

4. Filtro de señales

Los inductores también se utilizan como filtros de señales en circuitos electrónicos. Cuando se coloca en serie con una señal eléctrica, un inductor filtra las frecuencias altas y deja pasar las frecuencias bajas. Este efecto se utiliza en los altavoces para filtrar las frecuencias no deseadas y producir un sonido claro y nítido.

Conclusión

Al comprender los efectos de la corriente eléctrica en un inductor, podemos utilizarlos para diseñar y construir circuitos electrónicos más eficientes y efectivos.

En conclusión, el inductor es un componente fundamental en la electrónica que se utiliza en numerosos dispositivos y circuitos. Su capacidad para almacenar energía en forma de campo magnético es esencial en la generación de señales y en la protección de circuitos contra sobretensiones. La inductancia, medida en henrios, es un parámetro crítico que determina la respuesta de un inductor a una corriente alterna y debe ser cuidadosamente seleccionado para cada aplicación. Esperamos que este artículo haya ayudado a comprender mejor la teoría del inductor y su importancia en la electrónica moderna.

En resumen, un inductor es un componente eléctrico que almacena energía en forma de campo magnético. Su capacidad de almacenamiento de energía se conoce como inductancia, y se mide en henrios. Los inductores se utilizan comúnmente en circuitos eléctricos para bloquear corrientes de alta frecuencia, crear filtros de señal y regular la corriente. La teoría del inductor es importante tanto en la teoría eléctrica como en la práctica de la ingeniería eléctrica y electrónica, y es esencial para entender el comportamiento de los circuitos eléctricos y electrónicos. En general, el inductor es un componente fundamental en la construcción y diseño de sistemas eléctricos y electrónicos modernos.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

Deja un comentario

Las leyes de De Morgan son un conjunto de reglas matemáticas que establecen la equivalencia entre expresiones lógicas complejas y…