Inductancia de una bobina
El campo magnético creado por una bobina depende linealmente de la corriente aplicada. Cuando se incrementa esta corriente, el flujo aumenta y viceversa.
Como resultado se genera entre los terminales de la bobina un voltaje que se opone a la variación del flujo. La capacidad de una bobina, para oponerse a ese cambio, se denomina auto inductancia y es una característica intrínseca del dispositivo.
La inductancia se representa por el símbolo L y su unidad es el Henrio.
La inductancia de una bobina depende principalmente de sus características geométricas, él numero de vueltas o espiras de alambre que constituyen el devanado y del material del núcleo sobre el cual se realiza el embobinado de la misma.
Teóricamente, la inductancia de una bobina helicoidal larga, de sección transversal arbitraria y de espiras muy juntas, se puede calcular.
- n: es la cantidad de espiras (vueltas de alambre)
- d: es el diámetro de la bobina en centímetros
- l: es la longitud del arrollado en centímetros
- L: Inductancia en microHenrios
L (uH) = 0.394 [(d2) (n2) / (18 d + 40 l)]
Para calcular el número de espiras necesarias en una bobina de una sola capa para obtener una determinada inductancia:
n= raíz cuadrada de [ L(18.d +40.l)] / 0.627d
También podemos recurrir a la fórmula de Harold A. Wheeler, con buena precisión para construir patrones de referencia útiles.
0,001 n2 D2
L[uH] = ----------------
l + 0,45 D
n = número de espiras, D = diámetro de la bobina en mm, l = longitud del bobinado en mm.
La precisión alcanza el 1% para bobinas cuya relación l/D sea mayor que 0,4. El diámetro de la bobina se mide entre centros del alambre.
Ejemplo:
El handbook de la ARRL indica para una bobina de carga destinada a una antena móvil de 40 m, una inductancia L = 20 uH. Sugiere que esta inductancia puede obtenerse mediante 22 espiras de alambre Nº 12 bobinadas sobre una forma de 2 1/2 pulgadas de diámetro con una longitud de 2 3/4 pulgadas.
Convertimos las dimensiones a mm:
Diámetro 2 1/2" = 63,5 mm
Longitud 2 3/4" = 69,85 mm
Escribimos la fórmula:
0,001 x 222 x 63,52
L[uH] = ---------------------- = 19,83 uH
69,85 + 0,45 x 63,5
Vemos que el resultado es muy aproximado al dado por el manual
Se puede calcular ON LINE la inductancia de una bobina en http://deepfriedneon.com/tesla_f_calchelix.html y en http://ekalk.eu/l_es.html
Teniendo en cuenta el diámetro de la forma, la separación entre espiras, diámetro del hilo, y número de espiras.
Calculo de la inductancia de la bobina a partir de la frecuencia de resonancia:
f = frecuencia en hertz - Hz
L = inductancia en henrios
C = Capacidad en faradios
π = 3,1416
Despejamos
L = 1 / 4π2f2C
Para medir la inductancia de una bobina podemos recurrir a un analizador de antenas como los MFJ. Para ello, partiremos de conocer la frecuencia de resonancia de ella, como se muestra en el vídeo siguiente:
Primero construiremos una espira que conectaremos a la salida de antena del analizador.
Partiremos de la conexión de un condensador con valor conocido en picofaradios para construir un circuito LC,
A continuación, comprobamos la frecuencia de resonancia como se muestra en el vídeo.Una vez conocida la frecuencia de resonancia del circuito LC nos toca sacar la calculadora,Sabemos que Frecuencia = raíz cuadrada(25330/(L*C) y despejando que L=25330/(F*F*C).Si quisiéramos calcular la capacidad de un condensador partiendo de una inductancia conocida, procederemos del mismo modo y despejando C, aplicamos la fórmula: L=25330/(F*F*C)Para el cálculo de inductancias recomiendo la Web http://www.solred.com.ar/lu6etj/tecnicos/inductores/inductores.htm de Miguel R. Ghezzi (LU 6ETJ).
Medición de la resonancia con analizador MFJ.
Medición de una bobina con NANOVNA