notícies

Com funcionen els inductors

Autor: Marshall Brain

inductor

Un gran ús dels inductors és combinar-los amb condensadors per crear oscil·ladors. HUNTSTOCK / GETTY IMAGES

Un inductor és tan simple com pot ser un component electrònic: és simplement una bobina de filferro. Resulta, però, que una bobina de filferro pot fer coses molt interessants a causa de les propietats magnètiques d'una bobina.

En aquest article, aprendrem tot sobre els inductors i per a què s'utilitzen.

Continguts

Conceptes bàsics de l'inductor

Henries

Aplicació de l'inductor: sensors de semàfors

Conceptes bàsics de l'inductor

En un diagrama de circuit, un inductor es mostra així:

Per entendre com pot funcionar un inductor en un circuit, aquesta figura és útil:

El que veus aquí és una bateria, una bombeta, una bobina de filferro al voltant d'un tros de ferro (groc) i un interruptor. La bobina de filferro és un inductor. Si heu llegit Com funcionen els electroimants, potser reconeixeu que l'inductor és un electroimant.

Si traguéssis l'inductor d'aquest circuit, el que tindries és una llanterna normal. Tanqueu l'interruptor i la bombeta s'encén. Amb l'inductor al circuit tal com es mostra, el comportament és completament diferent.

La bombeta és una resistència (la resistència crea calor per fer que el filament de la bombeta brilli; vegeu Com funcionen les bombetes per obtenir més informació). El cable de la bobina té una resistència molt més baixa (és només un cable), així que el que espereu quan engegueu l'interruptor és que la bombeta brilli molt tènument. La major part del corrent hauria de seguir el camí de baixa resistència a través del bucle. El que passa, en canvi, és que quan tanqueu l'interruptor, la bombeta es crema i després es torna més tènue. Quan obriu l'interruptor, la bombeta crema molt i després s'apaga ràpidament.

El motiu d'aquest comportament estrany és l'inductor. Quan el corrent comença a fluir per la bobina, la bobina vol generar un camp magnètic. Mentre el camp s'està construint, la bobina inhibeix el flux de corrent. Un cop construït el camp, el corrent pot fluir normalment a través del cable. Quan s'obre l'interruptor, el camp magnètic al voltant de la bobina manté el corrent fluint a la bobina fins que el camp es col·lapsa. Aquest corrent manté la bombeta encesa durant un període de temps encara que l'interruptor estigui obert. En altres paraules, un inductor pot emmagatzemar energia en el seu camp magnètic i un inductor tendeix a resistir qualsevol canvi en la quantitat de corrent que hi circula.

Pensa en l'aigua...

Una manera de visualitzar l'acció d'un inductor és imaginar un canal estret amb aigua que flueix a través d'ell, i una roda d'aigua pesada que té les seves pales submergides al canal. Imagineu que l'aigua del canal no flueix inicialment.

Ara intenteu posar l'aigua a fluir. La roda de pales tendirà a evitar que l'aigua flueixi fins que no hagi arribat a la velocitat amb l'aigua. Si aleshores intenteu aturar el flux d'aigua al canal, la roda d'aigua girarà intentarà mantenir l'aigua en moviment fins que la seva velocitat de rotació es redueixi a la velocitat de l'aigua. Un inductor està fent el mateix amb el flux d'electrons en un cable: un inductor resisteix un canvi en el flux d'electrons.

LLEGIR MÉS

Henries

La capacitat d'un inductor està controlada per quatre factors:

El nombre de bobines: més bobines significa més inductància.

El material al qual s'emboliquen les bobines (el nucli)

L'àrea de la secció transversal de la bobina: més àrea significa més inductància.

La longitud de la bobina: una bobina curta significa bobines més estretes (o solapades), la qual cosa significa més inductància.

Posar ferro al nucli d'un inductor li dóna molta més inductància que l'aire o qualsevol nucli no magnètic.

La unitat estàndard d'inductància és l'henry. L'equació per calcular el nombre d'henris en un inductor és:

H = (4 * Pi * #Turns * #Turns * Àrea de la bobina * mu) / (Longitud de la bobina * 10.000.000)

L'àrea i la longitud de la bobina estan en metres. El terme mu és la permeabilitat del nucli. L'aire té una permeabilitat d'1, mentre que l'acer pot tenir una permeabilitat de 2.000.

Aplicació de l'inductor: sensors de semàfors

Suposem que agafeu una bobina de filferro potser de 2 metres de diàmetre, que conté cinc o sis llaços de filferro. Talleu algunes ranures en una carretera i col·loqueu la bobina a les ranures. Connecteu un mesurador d'inductància a la bobina i veieu quina és la inductància de la bobina.

Ara aparqueu un cotxe sobre la bobina i torneu a comprovar la inductància. La inductància serà molt més gran a causa del gran objecte d'acer situat al camp magnètic del bucle. El cotxe aparcat sobre la bobina actua com el nucli de l'inductor, i la seva presència canvia la inductància de la bobina. La majoria dels sensors de semàfor utilitzen el bucle d'aquesta manera. El sensor prova constantment la inductància del bucle a la carretera i, quan la inductància augmenta, sap que hi ha un cotxe esperant!

Normalment s'utilitza una bobina molt més petita. Un gran ús dels inductors és combinar-los amb condensadors per crear oscil·ladors. Consulteu Com funcionen els oscil·ladors per obtenir més informació.