Autoinducción e inducción mutua
EMF de autoinducción
Una corriente variable siempre crea una variable campo magnético, que a su vez siempre provoca campos electromagnéticos... Con cada cambio de corriente en la bobina (o en general en el cable), induce un EMF de autoinducción.
Cuando una fem en una bobina es inducida por un cambio en su propio flujo magnético, la magnitud de esa fem depende de la tasa de cambio de la corriente. Cuanto mayor sea la tasa de cambio de la corriente, mayor será la FEM de la autoinducción.
La magnitud de la fem de autoinducción también depende del número de vueltas de la bobina, la densidad de su devanado y el tamaño de la bobina. Cuanto mayor sea el diámetro de la bobina, el número de vueltas y la densidad del devanado, mayor será la FEM de autoinducción. Esta dependencia de la EMF de autoinducción de la tasa de cambio de la corriente en la bobina, el número de sus vueltas y dimensiones es de gran importancia en ingeniería eléctrica.
La dirección de la fem de autoinducción está determinada por la ley de Lenz. La EMF de autoinducción siempre tiene una dirección en la que evita un cambio en la corriente que la provocó.
En otras palabras, la reducción de la corriente en la bobina da lugar a la aparición de una FEM de autoinducción dirigida en el sentido de la corriente, es decir, que impide su reducción. Por el contrario, a medida que aumenta la corriente en la bobina, aparece una FEM de autoinducción, dirigida contra la corriente, es decir, impidiendo su aumento.
No debe olvidarse que si la corriente en la bobina no cambia, no se produce FEM de autoinducción. El fenómeno de la autoinducción es especialmente pronunciado en un circuito que contiene una bobina con un núcleo de hierro, ya que el hierro aumenta significativamente el flujo magnético de la bobina y, en consecuencia, la magnitud de la FEM de la autoinducción cuando cambia.
Inductancia
Entonces, sabemos que la magnitud de la FEM de autoinducción en la bobina, además de la tasa de cambio de la corriente en ella, también depende del tamaño de la bobina y el número de vueltas.
Por lo tanto, bobinas de diferente diseño a la misma tasa de cambio de corriente son capaces de autoinducir fem de autoinducción de diferente magnitud.
Para distinguir las bobinas entre sí por su capacidad para inducir EMF de autoinducción en sí mismas, se introdujo el concepto de bobinas inductivas o coeficiente de autoinducción.
La inductancia de la bobina es una cantidad que caracteriza la propiedad de la bobina para inducir la FEM de autoinducción por sí misma.
La inductancia de una bobina dada es un valor constante, independiente tanto de la intensidad de la corriente que la atraviesa como de la velocidad de su cambio.
Henry: esta es la inductancia de dicha bobina (o cable) en la que, cuando la intensidad de la corriente cambia en 1 amperio en 1 segundo, surge un EMF de autoinducción de 1 voltio.
En la práctica, a veces se necesita una bobina (o bobina) que no tenga inductancia. En este caso, el cable se enrolla en una bobina, habiéndolo doblado previamente dos veces. Este método de bobinado se llama bifilar.
FEM de inducción mutua
Sabemos que la FEM de inducción en una bobina puede ser causada no por mover el electroimán en ella, sino por cambiar solo la corriente en su bobina. Pero qué, para causar un EMF de inducción en una bobina debido a un cambio en la corriente en otra, no es absolutamente necesario colocar uno de ellos en el otro, pero puede colocarlos uno al lado del otro
Y en este caso, cuando la corriente en una bobina cambia, el flujo magnético alterno resultante penetrará (cruzará) las vueltas de la otra bobina y causará EMF en ella.
La inducción mutua permite conectar diferentes circuitos eléctricos por medio de un campo magnético. Esta conexión se denomina comúnmente acoplamiento inductivo.
La magnitud de la fem de inducción mutua depende principalmente de la velocidad a la que cambia la corriente en la primera bobina... Cuanto más rápido cambia la corriente en él, mayor es la FEM de la inducción mutua.
Además, la magnitud de la FEM de inducción mutua depende de la magnitud de la inductancia de las dos bobinas y de su posición relativa, así como de la permeabilidad magnética del entorno.
Por lo tanto, las bobinas, que son diferentes en su inductancia y disposición mutua y en diferentes entornos, son capaces de inducir entre sí campos electromagnéticos de inducción mutua de diferente magnitud.
Para poder distinguir entre diferentes pares de bobinas por su capacidad de inducirse mutuamente un EMF, el concepto de inductancia mutua o coeficiente de inducción mutua.
La inductancia mutua se denota con la letra M. La unidad para su medida, como la inductancia, es el henrio.
Un henry es una inductancia mutua tal de dos bobinas que un cambio en la corriente de 1 amperio en una bobina durante 1 segundo provoca una fem de inducción mutua igual a 1 voltio en la otra bobina.
La magnitud de la EMF de inducción mutua se ve afectada por la permeabilidad magnética del entorno. Cuanto mayor sea la permeabilidad magnética del medio a través del cual se cierra el flujo magnético alterno que conecta las bobinas, más fuerte será el acoplamiento inductivo de las bobinas y mayor será el valor EMF de la inducción mutua.
El trabajo se basa en el fenómeno de la inducción mutua en un dispositivo eléctrico tan importante como un transformador.
El principio de funcionamiento del transformador.
El principio de funcionamiento del transformador se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética y es el siguiente. En el núcleo de hierro se enrollan dos bobinas, una de ellas está conectada a una fuente de corriente alterna y la otra a un sumidero de corriente (resistencia).
Una bobina conectada a una fuente de CA crea un flujo magnético alterno en el núcleo, que induce un EMF en la otra bobina.
La bobina conectada a la fuente de CA se llama primaria y la bobina a la que está conectado el consumidor se llama secundaria. Pero dado que el flujo magnético alterno penetra simultáneamente en ambas bobinas, se induce una FEM alterna en cada una de ellas.
La magnitud de la FEM de cada vuelta, como la FEM de toda la bobina, depende de la magnitud del flujo magnético que penetra en la bobina y la velocidad de su cambio.La tasa de cambio del flujo magnético depende únicamente de la frecuencia de la corriente alterna continua para una corriente dada. La magnitud del flujo magnético también es constante para este transformador. Por lo tanto, en el transformador considerado, la FEM en cada devanado depende solo del número de vueltas en él.
La relación de voltaje primario a secundario es igual a la relación del número de vueltas de los devanados primario y secundario. Esta relación se llama factor de transformación (K).
Si la tensión de red se aplica a uno de los devanados del transformador, entonces se eliminará la tensión del otro devanado, que es mayor o menor que la tensión de red tantas veces como el número de vueltas del devanado secundario sea mayor o menor. menos.
Si se elimina un voltaje del devanado secundario que es mayor que el que se suministra al devanado primario, dicho transformador se denomina elevador. Por el contrario, si se elimina un voltaje del devanado secundario, menor que el primario, dicho transformador se denomina reductor. Cada transformador se puede utilizar como elevador o reductor.
La relación de transformación suele estar indicada en el pasaporte del transformador como una relación de la tensión más alta a la más baja, es decir, siempre es mayor que uno.