Com funciona l'inductor?

Un inductor no és més que un cable aïllat ben enrotllat al voltant d'un nucli magnètic. El nucli pot ser un material ferromagnètic o plàstic, o en alguns casos buit (aire). Això es basa en el principi que el flux magnètic es desenvolupa al voltant del conductor que porta el corrent. Si coneixeu els condensadors, estarà familiaritzat amb el fet que els condensadors emmagatzemen energia emmagatzemant càrregues iguals i oposades a les seves plaques. De la mateixa manera, un inductor emmagatzema energia en forma de camp magnètic que es desenvolupa al seu voltant. Els inductors responen de manera diferent a CA i CC. Però abans d'aprofundir en "com funcionen els inductors". Vegem la seva estructura i característiques.

Estructura de l'inductor:

Els inductors són molt senzills de construir a partir de tots els altres components utilitzats en electrònica. Aquesta és una guia per fer un inductor senzill. Només calen un cable aïllant i un nucli magnètic per embolicar la bobina. Un nucli magnètic no és més que un material que els cables s'emboliquen, com es mostra a la imatge de dalt. Hi ha diferents tipus d'inductors segons el material del nucli utilitzat. Alguns materials bàsics comuns utilitzats són el ferro, els imants de ferro, etc. A més del tipus de material del nucli, també es presenta en diferents mides i formes, com ara cilindre, vareta, Torode i xapa. En canvi, hi ha inductors sense cap nucli magnètic físic. S'anomenen inductors buits o inductors buits. El nucli magnètic té un paper important en el canvi de la inductància de l'inductor.

Com funciona l'inductor

Comencem afirmant el fet que "el flux magnètic es produirà en un conductor de corrent". De la mateixa manera, quan un corrent elèctric travessa un inductor, crea un flux magnètic al seu voltant. En altres paraules, l'energia aplicada a l'inductor s'emmagatzema en forma de flux magnètic. El flux magnètic es desenvoluparà en sentit contrari al flux de corrent. Per tant, l'inductor és resistent als canvis sobtats del corrent que hi circula. Aquesta capacitat dels inductors s'anomena inductància, i cada inductor tindrà una mica d'inductància. Això ve donat pel símbol L i en unitats d'Henry.

La inductància de l'inductor depèn de la forma de la bobina, el nombre de voltes del bobinat del nucli magnètic, l'àrea del nucli magnètic i la permeabilitat del material del nucli magnètic. La inductància de l'inductor ve donada per la fórmula següent

L = μN2A/L

L - Inductància de la bobina

μ - Permeabilitat del material del nucli

A - Àrea de la bobina (m2)

N - Nombre de voltes en una bobina

l - Longitud mitjana de la bobina (m)

Inductors en circuits de CA:

Com s'ha esmentat anteriorment, els inductors actuen de manera diferent de les fonts de senyal de CA que de CC. Quan s'aplica un senyal de CA a un inductor, es crea un camp magnètic que varia amb el temps perquè el corrent que produeix el propi camp magnètic varia en el temps. Segons la llei de Faraday, aquest fenomen crea una tensió autoinductiva a l'inductor. La tensió autoinduïda s'expressa per VL. De fet, les tensions generades als dos extrems de l'inductor actuen en sentit contrari als corrents que els resisteixen. La tensió als dos extrems de l'inductor ve donada per la fórmula següent

VL =L di / dt

VL - Tensió autoinduïda

di/dt - Canvi de corrent en relació al temps

Si un corrent d'1 amper passa per un inductor Henry en relació a 1 segon, es generarà a l'inductor

"v. Ara podeu veure com el corrent que flueix per l'inductor afecta la tensió generada als dos extrems. La tensió resultant és l'oposada al corrent que circula per l'inductor.

VI característiques dels inductors:

Ens referim a la corba característica VI de l'inductor per entendre millor els conceptes anteriors. Quan un cicle positiu del senyal de CA passa per l'inductor, el corrent augmenta. Sabem que l'inductor odia els canvis de corrent, de manera que produeix una tensió induïda contra el corrent que la provoca. Podeu observar-ho a 0 graus a la figura anterior, on la tensió induïda serà la màxima quan el corrent comenci a augmentar. Un cop el corrent arriba al seu màxim, la tensió induïda es torna negativa per intentar evitar que el corrent disminueixi.

Aquest cicle es repeteix, i a partir de la figura anterior podem observar que la tensió induïda generada a l'inductor actuarà sobre el corrent variable que hi circula. Aquí, es diu que la tensió i el corrent estan fora de fase 90 graus. Així, mitjançant senyals de corrent altern, l'inductor emmagatzema i allibera energia en forma de camp magnètic en un cicle continu.

Inductors en un circuit de corrent continu:

Ara entenem com funcionen els inductors amb fonts de senyal de CA. Vegem com reacciona quan s'utilitza amb una font de senyal de CC. Recordeu que la fórmula per a la tensió induïda als dos extrems de l'inductor ve donada per la fórmula següent

VL =L di / dt

Quan s'utilitza una font de senyal de CC, el canvi de corrent en relació amb el temps serà zero, donant lloc a una tensió induïda zero als dos extrems de l'inductor. En poques paraules, en un circuit de corrent continu, l'inductor es comporta com un simple cable ordinari i el seu cable genera certa resistència. Tanmateix, hi ha més quan s'utilitza un inductor amb una font de senyal de CC en un circuit real. En un circuit real, el corrent triga molt poc a arribar al seu màxim des de zero. En aquest moment, hi haurà una tensió induïda als dos extrems de l'inductor, que serà un màxim negatiu quan el corrent comenci a moure's de zero al seu màxim. Una vegada que el corrent arriba a un estat de corrent continu estable, la tensió induïda cau bruscament a zero i queda obsoleta. Quan s'utilitza amb una font de senyal de CC, l'inductor mostrarà pics de tensió induïts de curta durada.

Reacció inductiva:

Una altra cosa important a saber sobre els inductors és la reactància. Aquesta és la característica de resistència de components com condensadors i inductors a senyals elèctrics de CA. La reactància mostrada per l'inductor s'anomena reactància inductiva i ve donada per la fórmula

XL=2πFL

De la fórmula es pot inferir que la reactància augmenta a mesura que augmenta la freqüència del senyal de CA, tenint en compte que l'inductor odia els corrents canviants, per la qual cosa presenta una major reactància als senyals d'alta freqüència. Quan la freqüència és propera a zero o el senyal de corrent continu passa, la reactància esdevé zero, igual que el conductor pel qual passa el senyal d'entrada.