La autoinducción se refiere al fenómeno que ocurre cuando la corriente que circula por un conductor varía, lo que genera un campo magnético cuyo flujo también cambia. Este cambio en el flujo magnético induce una fuerza electromotriz (FEM) en el mismo conductor, fenómeno que es conocido como fem autoinduïda (εa). Este tipo de FEM se genera como resultado de la variación del propio flujo magnético debido al cambio en la corriente del circuito.
1. Cómo se Genera la FEM Autoinduïda
Cuando la corriente en un conductor cambia, el campo magnético que genera también varía, lo que provoca una modificación en el flujo magnético a través del conductor. Según la ley de Faraday, una variación en el flujo magnético induce una FEM en el conductor, y dado que esta variación es causada por el propio flujo, la FEM inducida se denomina autoinduïda.
2. Características de la FEM Autoinduïda
La FEM autoinduïda aparece en todos los circuitos eléctricos donde la corriente es variable. Su intensidad y efectos dependen de las características del circuito, en especial de su inductancia. En circuitos que contienen bobinas o inductores, donde el flujo magnético se ve afectado por un gran número de espiras, la variación del flujo en cada espira se refuerza por la acción de las espiras adyacentes. Esto amplifica el efecto de la autoinducción.
3. Ley de Lenz y Sentido de la FEM Autoinduïda
Según la ley de Lenz, el sentido de la FEM autoinduïda es siempre contrario al cambio que la causa, lo que significa que se opone a las variaciones en la corriente del circuito. Esta ley asegura que la FEM inducida tiende a reducir el cambio en el flujo magnético, actuando como un freno que resiste la variación de la corriente.
4. Coeficiente de Autoinducción
El parámetro que relaciona la FEM autoinduïda (εaε_aεa) con las variaciones de la corriente es conocido como el coeficiente de autoinducción o autoinducción LLL del circuito. Este valor depende de factores como la geometría del conductor, el número de espiras en una bobina y las propiedades magnéticas del material utilizado.
5. Efectos de la Autoinducción en Circuitos Eléctricos
La autoinducción tiene implicaciones importantes en circuitos con elementos inductivos. Por ejemplo, cuando se desconecta un circuito que contiene una bobina o un inductor, la variación brusca de la corriente genera una FEM autoinduïda que puede causar chispas o arcos eléctricos en los interruptores. Este efecto es especialmente relevante en circuitos de alta potencia, donde la autoinducción puede dañar los interruptores si no están diseñados para disipar esta energía de manera segura.
Conclusión
La autoinducción es un fenómeno clave en los circuitos eléctricos que contiene inductores, y su efecto se vuelve particularmente notable cuando hay cambios rápidos en la corriente. La autoinducción LLL regula la relación entre las variaciones de corriente y la FEM generada, y se manifiesta de forma más evidente en circuitos con bobinas, contribuyendo a fenómenos como las chispas en interruptores y la resistencia a cambios en el flujo de corriente.
Una bobina circular de ∅ = 10 cm de diàmetre formada per N = 126 espires gira al voltant d’un camp magnètic uniforme de B = 1 T. Calcula la freqüència de rotació n (min−1) de la bobina perquè el valor màxim de la FEM induïda sigui εmàx = 311,12 V.
Resolució
εmàx = N · Φmàx · ω per sin ωt = 1
Com que 1 volta = 2π rad
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