En este post vamos a ver el funcionamiento de una bobina y en el siguiente post veremos el comportamiento tanto en corriente continua como en alterna.
¿Qué es una bobina?
Una bobina o inductor es un arrollamiento de hilo de cobre esmaltado para que no hagan contacto una espira (vuelta) con otra, alrededor de un núcleo, el núcleo de la bobina puede ser de aire o de un material ferroso para aumentar su magnetismo.
Según Oersted una corriente eléctrica a través de un conductor es capaz de generar un campo magnético debido a esta relación se suele usar muy a menudo el término campo electromagnético, tomando el sentido convencional de la corriente, no el real podemos decir que el campo magnético generado es perpendicular a la corriente atravesada por el conductor y su sentido se obtiene aplicando la regla de la mano derecha apuntando el pulgar en el sentido de la corriente, como se muestra en la siguiente figura
También debemos tener en cuenta la ley de inducción electromagnética o de Faraday, que nos dice que la variación de un campo magnético puede inducir un voltaje, con lo que al mover un imán de forma cíclica, cerca de un cable o bien una variación en la fuerza del campo magnético, genera una corriente alterna.
Resumiendo mucho, toda corriente genera un campo magnético variable y todo campo magnético variable genera una corriente
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Además Heinrich Lenz nos dice que cuando generamos una corriente eléctrica debido a un campo magnético, la dirección de la corriente inducida es tal que genera un campo magnético que se opone al campo magnético que la genero en primer lugar, o dicho de otra manera si tengo una corriente eléctrica que genera un campo magnético y ese campo magnético induce otra corriente esta tendra el sentido contrario de la original.
Como casi todo en la naturaleza se va a oponer a todo cambio producido por fenómeno externo, como por ejemplo el pasajero de un bus que tiende a seguir en movimiento cuando el bus da un frenazo
El sumatorio de todas las vueltas se puede expresar como un único campo magnético más fuerte.
El campo magnético va creciendo gradualmente , lo que viene a ser una variación del campo magnético, recuerda la ley de Faraday y de Lenz en el que hablan de que se crea un voltaje inducido que se opone a la corriente eléctrica que lo generó en primer lugar.
Debido al campo magnético inducido de sentido opuesto y a medida que el otro campo magnético va creciendo va a ver una resistencia al cambio, hasta que el campo magnético llega a su máximo.
Al dejar de crecer y no haber variación ya no se puede aplicar la ley de Faraday que solo se aplica cuando existe esta variación y no cuando está es constante.
En ese punto la bobina funciona como si fuera un cable, si en ese punto cortamos la alimentación el campo magnético comenzará a perder su fuerza vuelve a haber variación por lo que se induce un voltaje por la ley de Faraday pero como en esta ocasión está disminuyendo la dirección de la corriente inducida ira en sentido contrario, por lo que ha pesar de haber cortado la alimentación tendremos un pico de tensión elevado, cosa a tener muy en cuenta cuando trabajamos en conmutación con una bobina, por ejemplo los relés que es capaz de dañar algún componente sensible conectado a ella.
Es por esto que se dice que una bobina es capaz de almacenar energía en forma de un campo magnético.
Circuito para comprender el funcionamiento de la bobina
En la imagen 1 acabamos de cerrar el interruptor la bobina se opone al paso de la corriente es como un circuito abierto, por lo que pasará toda la corriente a través de la lámpara iluminándose.
En la imagen 2 sigue interruptor cerrado pasado un tiempo en el que el campo magnético es máximo la bobina se comporta como un circuito cerrado un simple cable, por lo que al pasar toda la corriente por la bobina la lámpara se apaga.
En la imagen 3 abrimos el interruptor, ahora la energía almacenada en la bobina en forma de campo magnético induce una corriente que circula en circuito cerrado a través de la lámpara una y otra vez hasta que por las perdidas de calor a través del cable del filamento de la bombilla y de la misma bobina la lámpara se ira apagando
En el siguiente post continuamos explicando el comportamiento de la bobina en corriente continua, no te lo pierdas
