¿Qué es la autoinducción? Palabras simples
Definición
La autoinducción es la aparición en el conductor de una fuerza electromotriz (EMF) dirigida en la dirección opuesta con relación al voltaje de la fuente de energía cuando fluye la corriente. Además, surge en el momento en que cambia la intensidad actual en el circuito. Una corriente eléctrica cambiante genera un campo magnético cambiante, que a su vez induce un EMF en el conductor.
Esto es similar a la formulación de la ley de inducción electromagnética de Faraday, donde dice:
Cuando un flujo magnético pasa a través de un conductor, aparece una fem en este último. Es proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético (derivada del tiempo mat.).
Eso es:
E = dF / dt,
Donde E es el EMF de autoinducción, medido en voltios, F es el flujo magnético, la unidad de medida es Wb (weber, también es igual a V / s)
Inductancia
Ya hemos dicho que la autoinducción es inherente a los circuitos inductivos, por lo tanto, consideramos el fenómeno de la autoinducción usando un ejemplo de inductor.
Un inductor es un elemento que es una bobina de un conductor aislado. Para aumentar la inductancia, se aumenta el número de vueltas o se coloca un núcleo de material magnético blando u otro dentro de la bobina.
La unidad de inductancia es Henry (GN). La inductancia caracteriza cuán fuertemente el conductor contrarresta la corriente eléctrica. Dado que se forma un campo magnético alrededor de cada conductor a través del cual fluye la corriente, y si coloca el conductor en un campo alterno, aparecerá una corriente en él. A su vez, se agregan los campos magnéticos de cada giro de la bobina. Entonces aparecerá un fuerte campo magnético alrededor de la bobina a través del cual fluye la corriente. Al cambiar su fuerza en la bobina, el flujo magnético a su alrededor también cambiará.
De acuerdo con la ley de inducción electromagnética de Faraday, si un flujo magnético alterno penetra en la bobina, aparecerá un EMF de corriente y autoinducción. Impedirán la corriente que fluye en la inductancia desde la fuente de energía a la carga. También se llaman extracorrientes de autoinducción EMF.
La fórmula para la EMF de autoinducción en la inductancia es:
Es decir, cuanto mayor sea la inductancia, y cuanto más y más rápidos sean los cambios actuales, más fuerte será el aumento de la fem.
Con el aumento de la corriente en la bobina, se produce un EMF de autoinducción, que se dirige contra el voltaje de la fuente de energía, respectivamente, el aumento de la corriente se ralentizará.Lo mismo sucede cuando disminuye: la autoinducción provocará la aparición de un EMF, que mantendrá la corriente en la bobina en la misma dirección que antes. Se deduce que el voltaje en los terminales de la bobina será opuesto a la polaridad de la fuente de energía.
En la figura siguiente, verá que cuando enciende / apaga el circuito inductivo, la corriente no surge bruscamente, sino que cambia gradualmente. Esto también está indicado por las leyes de cambio.
Otra definición de inductancia es la siguiente: el flujo magnético es proporcional a la corriente, pero en su fórmula la inductancia actúa como un coeficiente de proporcionalidad.
F = L * I
Transformador e inducción mutua
Si coloca dos bobinas muy cerca, por ejemplo, en el mismo núcleo, se observará el fenómeno de la inducción mutua. Saltemos la corriente alterna en el primero, luego su flujo alterno penetrará las vueltas del segundo y aparecerá EMF en sus terminales.
Este EMF dependerá de la longitud del cable, respectivamente, el número de vueltas, así como de la magnitud de la permeabilidad magnética del medio. Si simplemente se colocan uno al lado del otro, el EMF será bajo, y si toma un núcleo hecho de acero magnéticamente blando, el EMF será mucho más grande. En realidad, así es como se organiza el transformador.
Interesante Esta influencia mutua de las bobinas entre sí se denomina acoplamiento inductivo.
Beneficio y daño
Si comprende la parte teórica, vale la pena considerar dónde se aplica el fenómeno de la autoinducción en la práctica. Considere los ejemplos de lo que vemos en la vida cotidiana y la tecnología. Una de las aplicaciones más útiles es un transformador, ya hemos considerado el principio de su funcionamiento. Ahora cada vez menos comunes, pero anteriormente se usaban tubos fluorescentes diarios en las luminarias. El principio de su trabajo se basa en el fenómeno de la autoinducción. Puedes ver sus diagramas a continuación.
Después de aplicar voltaje, la corriente fluye a través del circuito: fase - inductor - espiral - arrancador - espiral - cero.
O viceversa (fase y cero). Después de activar el arrancador, sus contactos se abren, luego acelerador (una bobina con una inductancia grande) busca mantener la corriente en la misma dirección, induce un EMF de autoinducción de gran magnitud y las lámparas se encienden.
Del mismo modo, este fenómeno se aplica al circuito de encendido de un automóvil o motocicleta que funciona con gasolina. En ellos, se instala un interruptor mecánico (interruptor) o semiconductor (transistor en la computadora) en el espacio entre el inductor y el signo negativo (tierra). Esta llave, en el momento en que se debe formar una chispa en el cilindro para encender el combustible, rompe el circuito de alimentación de la bobina. Entonces, la energía almacenada en el núcleo de la bobina provoca un aumento en la fem de autoinducción y el voltaje en el electrodo de la vela aumenta hasta que se produce una ruptura del espacio de chispa, o hasta que la bobina se apaga.
En las fuentes de alimentación y los equipos de audio, a menudo es necesario eliminar el exceso de ondulación, ruido o frecuencia de la señal. Para esto, se utilizan filtros de diferentes configuraciones. Una opción es LC, filtros LR. Debido al obstáculo para el crecimiento de la corriente y la resistencia de la corriente alterna, respectivamente, es posible lograr los objetivos.
La EMF de autoinducción es perjudicial para los contactos de interruptores, disyuntores, enchufes, máquinas y otras cosas. Es posible que haya notado que cuando saca el enchufe de una aspiradora que funciona del enchufe, a menudo se nota un destello en su interior. Esta es la resistencia a cambiar la corriente en la bobina (bobinado del motor en este caso).
En los interruptores de semiconductores, la situación es más crítica: incluso una pequeña inductancia en el circuito puede conducir a su ruptura cuando se alcanzan los valores máximos de Uke o Usi. Para protegerlos, se instalan circuitos amortiguadores, en los que se disipa la energía de las explosiones inductivas.
Conclusión
Para resumir. Las condiciones para que se produzca la autoinducción EMF son: la presencia de inductancia en el circuito y el cambio de corriente en la carga. Esto puede ocurrir tanto en la operación, cuando se cambian modos o influencias perturbadoras, como cuando se cambian dispositivos.Este fenómeno puede dañar los contactos de los relés y arrancadores, ya que conduce a arcos al abrir circuitos inductivos, por ejemplo, motores eléctricos. Para reducir el impacto negativo, la mayoría del equipo de conmutación está equipado con cámaras de arco.
Para fines útiles, el fenómeno EMF se usa con bastante frecuencia, desde un filtro para suavizar las ondas de corriente y un filtro de frecuencia en equipos de audio, hasta transformadores y bobinas de encendido de alto voltaje en automóviles.
Finalmente, recomendamos ver un video útil sobre el tema, que discute brevemente y en detalle el fenómeno de la autoinducción:
Esperamos que ahora te quede claro qué es la autoinducción, cómo se manifiesta y dónde se puede usar. Si tiene preguntas, ¡hágalas en los comentarios debajo del artículo!
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