Un inductor es un dispositivo eléctrico pasivo empleado en los circuitos eléctricos para su característica de la inductancia . Un inductor puede tomar muchas formas.

La física

Descripción

Inductancia (medida en Henrios, H) es un efecto que resulta del campo magnético ese las formas alrededor de un conductor actual-que lleva. La corriente eléctrica a través del conductor crea un flujo magnético proporcional a la corriente. Un cambio en esta corriente crea un cambio en el flujo magnético que, alternadamente, genera una fuerza electromotriz (emf) esa los actos para oponerse a este cambio en corriente. La inductancia es una medida del emf generado para un cambio de unidad en corriente. Por ejemplo, un inductor con una inductancia de 1 Henrio produce a emf de 1 V cuando la corriente a través del inductor cambia al índice de 1 amperio por segundo. El número de vueltas, el área de cada lazo/vuelta, y qué se envuelve alrededor de todo el affecto la inductancia. Por ejemplo, el flujo magnético que liga estas vueltas puede ser aumentado arrollando el conductor alrededor de un material con una alta permeabilidad .

Energía almacenada

La energía (medido en los julios en el SI ) almacenada por un inductor es igual a la cantidad de trabajo requerida establecer la corriente a través del inductor, y por lo tanto del campo magnético. Esto se da cerca: $E\_\; \backslash \; mathrm\; del$

l {almacenado} = {1 \ sobre 2} L I^2

donde está el L la inductancia y el I es la corriente que atraviesa el inductor.

Modelo hidráulico

La corriente eléctrica se puede modelar por la analogía hidráulica . El inductor se puede modelar por el efecto de la rueda volante de una turbina girado por el flujo. Como puede ser demostrado intuitivo y matemáticamente, esto mímico el comportamiento de un inductor eléctrico; el voltaje es proporcional al derivado de la corriente con respecto a tiempo. Así un cambio rápido en corriente causará un punto de voltaje grande. Asimismo, en casos de una interrupción repentina de la corriente la turbina generarán una alta presión a través de la obstrucción, el etc. que las interacciones magnéticas por ejemplo en los transformadores no se modelan provechosamente hidráulicamente.

Construcción del inductor

Un inductor se construye generalmente como bobina que conduce el material de, alambre típicamente de cobre, envuelto alrededor de una base del aire o del material ferromagnético . Materiales de la base con una permeabilidad más alta que encierro del aire el campo magnético de cerca al inductor, de tal modo aumentando la inductancia. Los inductores vienen en muchas formas. Se construyen la mayoría como el esmalte cubrió el alambre envuelto alrededor de una bobina de la ferrita con el alambre expuesto en el exterior, mientras que algo incluye el alambre totalmente en ferrita y se llama " shielded". Algunos inductores tienen una base ajustable, que permite el cambio de la inductancia. Los inductores usados para bloquear mismo de alta frecuencia se hacen a veces con un alambre que pasa a través de un cilindro o de un grano de la ferrita.

Los pequeños inductores se pueden grabar al agua fuerte directo sobre una tarjeta de circuitos impresos presentando el rastro en un patrón del espiral . Los pequeños inductores del valor se pueden también emplear los circuitos integrados usar los mismos procesos que se utilizan para hacer los transistores en estos casos, la interconexión de aluminio se utilizan típicamente como el material que conduce. Sin embargo, los problemas prácticos lo hacen lejos más común para utilizar un circuito llamado un " Gyrator " cuál utiliza un condensador y componentes activos para comportarse semejantemente a un inductor.

En circuitos eléctricos

Mientras que un condensador se opone a cambios en voltaje, un inductor se opone a cambios en corriente. Un inductor ideal no ofrecería ninguna resistencia a una corriente continua constante ; sin embargo, solamente los inductores superconductores tienen resistencia eléctrica verdadero cero.

Generalmente la relación entre el de tiempo variable v ( t ) del voltaje a través de un inductor con el L de la inductancia y el actual de tiempo variable i ( t ) que pasa con ella es descrita por la ecuación diferencial : $v\; del$

l (t) = L \ frac {di} {despegue}.

Cuando hay una corriente alternada sinusoidal (CA) a través de un inductor, se induce un voltaje sinusoidal. La amplitud del voltaje es proporcional al producto de la amplitud ($I\_P$) de la corriente y de la frecuencia ( f ) de la corriente. $i\; del$

l (t) = I_P \ pecado (2 \ pi f t) \, $del$

l \ frac {di (t)} {despegue} = 2 \ pi f I_P \ lechuga romana (2 \ pi f t) $v\; del$

l (t) = 2 \ pi f L I_P \ lechuga romana (2 \ pi f t) \,

En esta situación, la fase de la corriente se retrasa el del voltaje por 90 grados.

Análisis de circuito de Laplace (s-dominio)

Al usar el Laplace transformar en análisis de circuito, la impedancia de transferencia de un inductor ideal sin corriente inicial se representa en el dominio del s cerca:

l

Si el inductor tiene corriente inicial, puede ser representado cerca:
agregando una fuente del voltaje en serie con el inductor, teniendo el valor: $L\; I\_0\; \backslash ,\; de$ (nota del que la fuente debe tener una polaridad que se oponga a la corriente inicial )
o agregando una fuente actual paralelamente al inductor, teniendo el valor: el $de\; \backslash \; el\; del$
del frac {I_0} {s} donde está la inductancia el L del, y el $I\_0$ del
es la corriente inicial en el inductor.

Redes del inductor

considera también:

la serie y de los circuitos paralelos

Los inductores en una configuración del paralelo cada uno tienen la misma diferencia potencial (voltaje). Para encontrar su inductancia equivalente total ( L _eq):

$del$

l \ frac {1} {L_ \ mathrm {eq}} = \ + \ frac {1} del frac {1} {L_1} {L_2} + \ + \ frac {1} {L_n} de los cdots

La corriente a través de los inductores en las series permanece iguales, pero el voltaje a través de cada inductor puede ser diferente. La suma de las diferencias potenciales (voltaje) es igual al voltaje total. Para encontrar su inductancia total:

¡$L\_\; \backslash \; mathrm\; \{eq\}\; del$

l = L_1 + L_2 + \ cdots + L_n \, \!

Estas relaciones simples son verdad solamente cuando no hay de acoplamiento mutuo de campos magnéticos entre los inductores individuales.

Factor del Q

Un inductor ideal será sin pérdidas con independencia de la cantidad de corriente que atraviesa la bobina. Sin embargo, los inductores tienen típicamente resistencia de la bobina del alambre de metal que forma las bobinas. Puesto que la resistencia de la bobina aparece como resistencia en serie con el inductor, a menudo se llama la resistencia de serie del . La resistencia de serie del inductor convierte la corriente eléctrica que atraviesa las bobinas en calor, así causando una pérdida de calidad inductiva. El factor de calidad (o el Q ) de un inductor es el cociente de su reactancia inductiva a su resistencia en una frecuencia dada, y es una medida de su eficacia. Cuanto más alto es el factor de Q del inductor, cuanto más cerca se acerca al comportamiento de un ideal, sin pérdidas, inductor.

El factor de Q de un inductor se puede encontrar con la fórmula siguiente, donde está su resistencia el R eléctrica interno: = \ frac {\ Omega {} L} {R} del $Q\; del$

l

Usando una base ferromagnética que la inductancia se aumenta para la misma cantidad de cobre, levantando el Q. quita el corazón sin embargo también introduce las pérdidas que aumentan con frecuencia. Un grado de material de la base se elige para los mejores resultados para la banda de frecuencia. En VHF o frecuencias más altas una base del aire es probable ser utilizada. La herida de los inductores alrededor de una base ferromagnética puede saturar en las altas corrientes, causando una disminución dramática de la inductancia (y de Q). Este fenómeno puede ser evitado usando el inductor de la base del aire de a (físicamente más grande). Un inductor bien diseñado de la base del aire puede tener un Q de varios cientos.

Un inductor casi ideal (infinito inminente de Q) puede ser creado sumergiendo una bobina hecha de una aleación superconductora en el helio líquido o el nitrógeno líquido . Este supercools el alambre, haciendo su resistencia de la bobina desaparecer. Porque un inductor superconductor es virtualmente sin pérdidas, puede almacenar una gran cantidad de energía eléctrica dentro del campo magnético circundante (véase el almacenaje de energía magnético superconductor ).

Fórmulas

La tabla debajo de listas algunas fórmulas comunes para calcular la inductancia teórica de varias construcciones del inductor.

Usos

Los inductores se utilizan extensivamente en los circuitos del análogo y el tratamiento de señales. Los inductores conjuntamente con los condensadores y otros componentes forman los circuitos templados que pueden acentuar o las frecuencias específicas de la señal del filtro hacia fuera. Esto puede extenderse del uso de inductores grandes como estrangulaciones en las fuentes de alimentación, que conjuntamente con los condensadores del filtro quitan el ronquido residual u otras fluctuaciones de la salida continua, a las pequeñas inductancias tales como generadas por un toro del grano o de la ferrita alrededor de un cable para evitar que interferencia de la radiofrecuencia sea transmitida abajo del alambre. Combinaciones más pequeñas del inductor/del condensador proporcionan los circuitos templados usados en la recepción y la difusión de radio, por ejemplo.

Dos (o más) inductores que han juntado la forma del flujo magnético un transformador, que es un componente fundamental de cada rejilla de energía para uso general eléctrico . La eficacia de un transformador disminuye mientras que los aumentos pero el tamaño de la frecuencia se pueden disminuir también; por esta razón, los aviones utilizaron 400 hertzios de corriente alternada algo que los 50 o 60 hertzios generalmente, el permitir los grandes ahorros en peso del uso de transformadores más pequeños.

Un inductor se utiliza como el dispositivo de almacenamiento de la energía en algunas fuentes de alimentación del switchmode . El inductor se energiza para una fracción específica de la frecuencia de la conmutación del regulador, y se desenergiza para el resto del ciclo. Este cociente de la transferencia de energía determina el entrada-voltaje al cociente del salida-voltaje. Este X _L se utiliza en el complemento con un dispositivo de semiconductor activo para mantener control muy exacto del voltaje.

Los inductores también se emplean en los sistemas de transmisión eléctricos, donde se utilizan para presionar intencionalmente los voltajes de sistema o la corriente de avería del límite . En este campo, se refieren más comunmente como reactores.

Mientras que los inductores tienden a ser más grandes y más pesados que otros componentes, su uso se ha reducido en el equipo moderno; las fuentes de alimentación de estado sólido de la conmutación eliminan los transformadores grandes, por ejemplo, y los circuitos se diseñan para utilizar solamente los pequeños inductores, eventualmente; valores más grandes se simulan por medio de los circuitos de Gyrator .

Ver también

style=" del
Componentes electrónicos
Condensador
Resistor
Electricidad
Electrónica
Gyrator
Inductancia (inductancia mutua incluyendo del )
Bobina de inducción
Inducción que cocina
Transmisor para audífonos
Centro magnético
Reactor saturable
Transformador
Reactancia
Circuito RL
Circuito RLC