15.3: Factores que afectan a la inductancia

NÚMERO DE ENRENDAS DE CABLE, O “GIRAS” EN LA BOBINA: Siendo iguales todos los demás factores, un mayor número de vueltas de alambre en la bobina da como resultado una mayor inductancia; menos vueltas de alambre en la bobina da como resultado menos inductancia.

Explicación: Más vueltas de alambre significa que la bobina generará una mayor cantidad de fuerza de campo magnético (¡medida en amperios-vueltas!) , para una cantidad dada de corriente de bobina.

ÁREA DE LA BOBINA: Siendo iguales todos los demás factores, mayor área de bobina (medida mirando longitudinalmente a través de la bobina, en la sección transversal del núcleo) da como resultado una mayor inductancia; menos área de bobina resulta en menos inductancia.

Explicación: El mayor área de la bobina presenta menor oposición a la formación de flujo de campo magnético, para una cantidad dada de fuerza de campo (amperios-vueltas).

LONGITUD DE BOBINA: Siendo iguales todos los demás factores, cuanto mayor sea la longitud de la bobina, menor será la inductancia; cuanto más corta sea la longitud de la bobina, mayor será la inductancia

Explicación: Una trayectoria más larga para que tome el flujo del campo magnético da como resultado una mayor oposición a la formación de ese flujo para cualquier cantidad dada de fuerza de campo (amperios-vueltas).

MATERIAL DEL NÚCLEO: Siendo iguales todos los demás factores, cuanto mayor sea la permeabilidad magnética del núcleo sobre el que se enrolla la bobina, mayor es la inductancia; cuanto menor sea la permeabilidad del núcleo, menor será la inductancia.

Explicación: Un material de núcleo con mayor permeabilidad magnética da como resultado un mayor flujo de campo magnético para cualquier cantidad dada de fuerza de campo (amperios-vueltas).

Una aproximación de inductancia para cualquier bobina de alambre se puede encontrar con esta fórmula:

Debe entenderse que esta fórmula solo arroja cifras aproximadas. Una razón de esto es el hecho de que la permeabilidad cambia a medida que varía la intensidad del campo (recuerde las curvas no lineales “B/H” para diferentes materiales). Obviamente, si la permeabilidad (µ) en la ecuación es inestable, entonces la inductancia (L) también será inestable en cierto grado ya que la corriente a través de la bobina cambia de magnitud. Si la histéresis del material del núcleo es significativa, esto también tendrá efectos extraños en la inductancia de la bobina. Los diseñadores de inductores intentan minimizar estos efectos diseñando el núcleo de tal manera que su densidad de flujo nunca se aproxime a los niveles de saturación, y así el inductor opera en una porción más lineal de la curva B/H.

Si se diseña un inductor de manera que cualquiera de estos factores pueda variarse a voluntad, su inductancia variará correspondientemente. Los inductores variables generalmente se fabrican proporcionando una manera de variar el número de vueltas de alambre en uso en un momento dado, o variando el material del núcleo (un núcleo deslizante que se puede mover dentro y fuera de la bobina). Un ejemplo del diseño anterior se muestra en esta fotografía:

Esta unidad utiliza contactos deslizantes de cobre para acceder a la bobina en diferentes puntos a lo largo de su longitud. La unidad que se muestra es un inductor de núcleo de aire utilizado en el trabajo temprano de radio.

En la siguiente fotografía se muestra un inductor de valor fijo, otra antigua unidad de núcleo de aire construida para radios. Los terminales de conexión se pueden ver en la parte inferior, así como las pocas vueltas de cable relativamente grueso:

Aquí hay otro inductor (de mayor valor de inductancia), también destinado a aplicaciones de radio. Su bobina de alambre se enrolla alrededor de un tubo de cerámica blanca para mayor rigidez:

Los inductores también se pueden hacer muy pequeños para aplicaciones de placas de circuito impreso. Examine de cerca la siguiente fotografía y vea si puede identificar dos inductores cerca uno del otro:

Los dos inductores en esta placa de circuito están etiquetados L ₁ y L ₂, y están ubicados al centro derecho de la placa. Dos componentes cercanos son R ₃ (una resistencia) y C ₁₆ (un condensador). Estos inductores se llaman “toroidales” porque sus bobinas de alambre están enrolladas alrededor de núcleos en forma de rosquilla (“toro”).

Al igual que las resistencias y los condensadores, los inductores también se pueden empaquetar como “dispositivos de montaje en superficie”. La siguiente fotografía muestra cuán pequeño puede ser un inductor cuando se empaqueta como tal:

Se puede ver un par de inductores en esta placa de circuito, a la derecha y al centro, apareciendo como pequeños chips negros con el número “100” impreso en ambos. La etiqueta del inductor superior se puede ver impresa en la placa de circuito verde como L ₅. Por supuesto, estos inductores son muy pequeños en valor de inductancia, pero demuestra cuán pequeños pueden fabricarse para satisfacer ciertas necesidades de diseño de circuitos.