Enlaces De Flujo
Cuando una corriente circula por un conductor embobinado con N vueltas, produce un flujo magnético f, el cual forma trayectorias cerradas.
Entonces si hay N vueltas y el flujo f pasa a través de cada vuelta el flujo concatenado total (enlace de flujo) está dado por la expresión:
l=Nf
Inductancia
Magnética
Las corrientes y fem se induce en
un circuito cundo el flujo magnético a
través del área encerrada por el circuito
cambia con el tiempo. Esta
inducción electromagnética tiene algunas consecuencias prácticas,
las cuales describiremos a continuación. En primer
lugar se describe un efecto conocido como autoinducción,
en el cual una corriente que varía en el
tiempo en un circuito produce en este una fem
inducida que se opone a la fem que al inicio
establece la corriente que varía con el
tiempo. La auto inducción es la base del
inductor un elemento eléctrico que
desempeña un importante papel en
circuitos que utilizan corrientes que batían con el tiempo.
Se analiza la energía almacenada en
un campo magnético de un inductor y la densidad de la
energía asociada con el campo
magnético. Después se estudia como se
induce una fem en un circuito como
resultado de un flujo magnético
variable producido por un circuito: este es el
principio básico de la inducción mutua. Se
examinaran las características de los
circuitos que contienen inductores,
resistores y capacitores en diversas combinaciones.
Definición
de Auto inductancia
Es
necesario distinguir cuidadosamente entre fem
y corrientes que son causadas por baterías u
otras fuentes y aquellas que
son inducidas por campos magnéticos variables. Se
usa el adjetivo de la fuente para
describir los parámetros asociados con
una fuente física y se
usa el adjetivo para describir aquella fem
y corrientes causadas por un campo magnético variable.
Figura 1
Considere en un circuito que
se compone de un interruptor, un resistor y
una fuente de fem como se muestra en la figura 1. Cuándo
el interruptor se mueve a la posición cerrada,
la corriente de fuente no aumenta de inmediato de cero a
su máximo valor,
. La ley de
inducción electromagnética de faraday, se
puede usar para describir este efecto de
la manera siguiente; a mediada que
la corriente e fuente aumenta con el tiempo, el flujo
magnético a través de la espira de circuito debido
a esta corriente se incrementa con el tiempo.
Este flujo creciente induce una fem en el circuito. La
dirección de la fem inducida es
tal que causaría una corriente inducida
en la espira, lo cual establecería un campo magnético que
se opondría al cambio en el campo magnético de origen. En
consecuencia , la dirección de la fem inducida es opuesta a
la dirección de la fem de la fuente; des
esto resulta que la corriente de
fuente aumenta de manera gradual más que
instantánea a su valor de equilibrio final. Este
efecto se conoce como autoinducción debido
a que el flujo variable a
través del circuito y la fem inducida
resultante surgen del circuito. La fem
establecida en
este caso recibe el nombre de
fem auto inducido. También se
llama con frecuencia fem inversa.
Como un segundo ejemplo de
autoinducción considere la figura 2 la cual muestra
una bobina enrollada sobre un centro cilíndrico de
hierro. Suponga que la corriente de fuente en
la bobina o aumenta
o disminuye con el tiempo. Cuando la
corriente de fuente está en la
dirección mostrada, un campo magnético
dirigido de derecha a izquierda es establece dentro de la
bobina, como se muestra en la figura 2a.
Conforme la corriente de
fuente cambia con el tiempo, el flujo magnético a través
de la bobina también cambia a
induce una fem en la bobina. A partir de la ley de Lenz , la
polaridad de esta
fem inducida debe ser tal que se
oponga al cambio en el campo magnético de la
corriente de la fuente. Si la corriente de
fuente está aumentando, la polaridad de la fem
inducida esta dibujada en la figura 2b. y si la
corriente de fuente está disminuyendo la polaridad de la
fem inducida es como se muestra en la figura 2c.
Figura 2
Para obtener una descripción
cuantitativa de la auto inducción recuerde de
la ley de Faraday que la fem inducida es igual a la
rapidez negativa de cambio en
el tiempo de flujo magnético. El flujo
magnético es proporcional al campo magnético debido ala
corriente de fuente, el cual a su vez es proporcional a
la corriente de fuente en el circuito. Por tanto
una fem auto inducida siempre es proporcional a la rapidez de cambio
en el tiempo de la corriente de fuente. Para una
bobina de N vueltas muy próximas
entre sí, que conduce una corriente de
fuente I,
se encuentra que;
donde L es una constante de
proporcionalidad conocida como inductancia de
la bobina que
depende de la geometría del circuito y de
otras características físicas. A
partir de esta expresión se ve que
la inductancia de una bobina que
contiene N vueltas es;
donde se supone que
el mismo flujo pasa a través de cada
vuelta. Más tarde se
usara esta ecuación para calcular
la inductancia de algunas geometrías del circuito especiales.
también se puede
escribir la inductancia como la relación;
igual que la resistencia es
una medida de la oposición de la
corriente
la inductancia es una
medida de la oposición a
un cambio en la corriente.
La unidad de inductancia en el SI
es el Henry (H)
la cual como se puede ver es 1 volt-segundo por ampere:
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