¿Por qué se usan inductores?

Pensé que le daría algunos usos más específicos a los inductores, son bastante buenos.

¿Alguna vez has jugado con una bobina de chispa? No son tan comunes como cuando era niño, los automóviles tienen encendido electrónico ahora, pero si de repente abres un interruptor en un circuito con un inductor con corriente que fluye a través de él, obtienes un voltaje muy, muy real, y una chispa. Si el inductor es pequeño (no tiene mucha corriente), los niños los usan para conectar los pomos de las puertas y engañar a las personas. Mamá solía decirle a la gente que mi tío tenía una silla en su porche conectada. No tomes esto como una recomendación para probarlo. Si lo hace, use un juguete especial diseñado para ese propósito.

Una bobina Tesla es solo una gran versión grande de una bobina de chispa.

De todos modos, este truco se usa para hacer alto voltaje. Todavía se usa en automóviles, solo los interruptores son electrónicos, por lo que es más difícil sacar el circuito y jugar con él manualmente.

Hablando de hacer voltaje, tomas dos inductores y los colocas lado a lado con un núcleo de hierro común, o mejor aún, uno enrollado dentro del otro, y hace un transformador. Aunque no hay conexión directa, el voltaje y la corriente fluyen de uno a otro. Al cambiar el número de vueltas en cada bobina, se puede hacer que el voltaje suba o baje. Esas latas grandes que ves en postes de luz son transformadores, en una lata de aceite para enfriarlos. Muchos dispositivos electrónicos tienen transformadores para convertir el voltaje de la línea de alimentación en algo que puedan usar más fácilmente. En los días de los amplificadores de válvulas de vacío, los circuitos de audio tenían transformadores de salida para reducir el voltaje de los altavoces, pero ya no se usan.

Si conecta un inductor con un condensador, resuena a una frecuencia particular. Es bastante fácil hacer un condensador variable con placas deslizantes, por lo que hasta hace unos 30 años, la mayoría de los sintonizadores de radio y TV usaban este método para seleccionar canales o estaciones. Ahora se hace con algunos trucos electrónicos, sintetizadores de frecuencia que se llaman, pero los inductores aún se pueden usar en las partes de alta frecuencia del circuito.

Un lugar en el que tiene inductores que ni siquiera pensaría es en su computadora, para la interfaz Ethernet. Proporcionan aislamiento y adaptación de impedancia. Todo tipo de equipo de comunicación los usa para ese propósito.

Mientras que un condensador almacena energía en un campo eléctrico entre las placas, un inductor almacena energía en un campo magnético que rodea la bobina. El hierro fortalece el inductor, pero lo hace un poco no lineal y lento.

Los electroimanes son inductores utilizados como un imán de encendido / apagado, para cerrar puertas u operar equipos. Si coloca un imán de barra dentro de un conductor, cuando activa el campo magnético del inductor, puede hacer que el imán de barra se deslice de una forma u otra. Esto se llama solenoide, y casi todas las cosas electromecánicas los tienen.

Por último, y ya has adivinado, un motor eléctrico es solo un grupo de inductores, y a veces también imanes permanentes, con una forma de encenderlos y apagarlos para hacer que el motor gire. Bueno, tenemos MUCHOS usos para motores eléctricos. Incluso su automóvil a gasolina necesita uno para comenzar. Y un solenoide para engancharlo con el engranaje de arranque. ¡Sin inductores, sin automóviles! Bueno, solo si los haces girar a mano. Y volvemos a Tesla, o tal vez a Prius, si viajas en un automóvil que funciona con motores eléctricos.

Adivina qué, ¿usas electricidad para algo que no funciona con batería? Bueno, tus luces probablemente, tu aire acondicionado, ciertamente para cargar tus baterías. Esa electricidad fue producida por un generador, que es, lo adivinaste, un montón de inductores. Básicamente es un motor utilizado en reversa. Lo giras y sale la electricidad. Es como el transformador, pero una de las bobinas se reemplaza por un imán.

Y si su médico quiere mirar dentro de su cuerpo con imágenes de resonancia magnética (IRM), ¿cómo cree que forman el campo magnético? Ah, sí, no hay otra forma de hacerlo. ¡Usa un inductor!

Los condensadores se utilizan para almacenar la carga y evitan cualquier cambio abrupto en el voltaje. Los inductores son similares y evitan cualquier cambio en la corriente. Con esta propiedad única, uno de los usos es proporcionar una explosión de energía que es más alta de lo que la fuente de energía puede suministrar instantáneamente. Por ejemplo, supongamos que tiene el siguiente circuito. Los valores en el circuito están compuestos para hacer que los cálculos sean más fáciles de visualizar.

Si conectamos el interruptor y esperamos que el inductor se cargue, L1 será como un corto sin corriente fluirá a través de R2. La corriente será 11V / 1Ohm, que es 11A. Ahora desconectamos inmediatamente el interruptor. Dado que L1 es un inductor y quiere evitar cualquier cambio abrupto en la corriente debido a la autoinducción, impulsará instantáneamente el 11A original a través de R2, produciendo un voltaje de 11A * 10Ohms = 110V. ¡Esto es 10 veces la fuente de alimentación inicial! Por supuesto, la energía en el inductor comenzará a decaer tan pronto como comience a descargarse. Sin embargo, pudimos obtener un breve estallido de energía que no habríamos obtenido si simplemente conectamos la carga directamente a la fuente. Un ejemplo sería un obturador de cámara. El flash consume una gran cantidad de energía y es posible que la batería no pueda suministrar tanta energía en un momento dado. Pero con un inductor, podemos cargar esta energía y liberarla en un breve estallido cuando esté listo. Este ejemplo básico se centra en la propiedad fundamental de los inductores.

Otros usos son en circuitos donde puede usar la inductancia para controlar la fase de las señales. Lo usamos en circuitos de RF donde tratamos el voltaje con frecuencias. Se utilizan para crear diferentes tipos de filtros para obtener la salida deseada.

Primero, no todos los inductores se usan porque se desea inductancia. Los transformadores, relés, electroimanes y motores son inductores y no se usan para inductancia en sí.

Los inductores son, o fueron, utilizados en circuitos resonantes para pasar o bloquear frecuencias particulares.

En general, se usan cuando es deseable que un componente almacene energía en proporción a la corriente que lo atraviesa. Los inductores pueden ser molestos en los diseños de circuitos porque tienden a ser físicamente grandes. Mi esposo me mencionó un circuito llamado giratorio que emula un inductor en la mayoría de los aspectos, pero que no desarrollará el alto voltaje que tendrá un inductor cuando se corte la corriente.

Uno puede lograr algunas cosas que los inductores hacen usando condensadores, es más difícil obtener inductores, entonces ¿por qué debería uno usarlos? Pero hay cosas que no se pueden hacer sin ellos.
Una de las propiedades más importantes de un inductor es que su voltaje es proporcional a la variación de corriente. Cuando cambia drásticamente la corriente, tiene un gran voltaje. Y eso se usa en fuentes de alimentación de modo conmutado, que seguramente usará en el cargador de su teléfono.
Otra cosa que no se puede hacer con condensadores es la inducción electromagnética. Este es el principio que se utiliza en transformadores, motores, altavoces y antenas. Y están en todas partes.
Entonces, si tienes una herramienta útil en tus manos, como la inductancia. ¿Por qué no deberías usarlo?

La electricidad y el magnetismo son fuerzas complementarias. Un condensador almacena energía electrostática y los inductores almacenan energía electromagnéticamente. Un condensador es reacio a cambiar la tensión y un inductor es reacio a cambiar la corriente. Son las dos fuerzas reactivas que hacen que toda la electrónica funcione

Los inductores proporcionan una reactancia creciente con la frecuencia. Esto es útil en el diseño de filtros.