La bobina

Símbolo del inductor

La bobina o inductor es un elemento muy interesante. A diferencia del condensador o capacitor, la bobina por su forma (espiras de alambre arrollados) almacena energía en forma de campo magnético. Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo magnético generado por la  corriente, siendo el sentido de flujo del campo magnético, el que establece la ley de la mano derecha (ver electromagnetismo). Al estar la bobina hecha de espiras de cable, el campo magnético circula por el centro de la bobina y cierra su camino por su parte exterior

Una característica interesante de las bobinas es que se oponen a los cambios bruscos de la corriente que circula por ellas. Esto significa que a la hora de modificar la corriente que circula por ellas (ejemplo: ser conectada y desconectada a una fuente de poder de corriente directa), esta tratará de mantener su condición anterior.

Las bobinas se miden en Henrios (H.), pudiendo encontrarse bobinas que se miden en MiliHenrios (mH). El valor que tiene una bobina depende de:

 - El número de espiras que tenga la bobina (a más vueltas mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios).
 - El diámetro de las espiras (a mayor diámetro, mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios).
 - La longitud del cable de que está hecha la bobina.
 - El tipo de material de que esta hecho el núcleo, si es que lo tiene.

Qué aplicaciones tiene una bobina?

 - Una de la aplicaciones más comunes de las bobinas y que forma parte de nuestra vida diaria es la bobina que se encuentra en nuestros autos y forma parte del sistema de ignición.
 - En los sistemas de iluminación con tubos fluorescentes existe un elemento adicional que acompaña al tubo y que comúnmente se llama balastro 
 - En las fuentes de alimentación también se usan bobinas para filtrar componentes de corriente alterna y solo obtener corriente continua en la salida
 

Cálculo de la inductancia de una bobina simple con núcleo de aire

Hay ocasiones en que se tiene una bobina con núcleo de aire y no se sabe su valor en henrios (inductancia). Existe un método para obtener este valor si se tienen las medidas externas de la bobina o inductor

L (uH) = (0.393 a² n²)  / (9a + 10b)

Donde:
 - n: es la cantidad de espiras (vueltas de alambre)
 - a: es el radio de la bobina en centímetros
 - b: es la longitud del arrollado en centímetros

Esta fórmula es una buena aproximación para bobinas de una longitud mayor o igual a 0.8 a. Ver el siguiente gráfico

Ejemplo 1:

Se tiene una bobina de 32 espiras, 13 vueltas por centímetro y 25 mm de diámetro. Cuál será su inductancia?

 - a = 25 mm / 2 = 1.25 centímetros
 - b = 32 / 13 = 2.46
 - n = 32

Entonces: L = (0.393 x 1.25² x 32²) / (9 x 1.25 + 10 x 2.46) = 17.54 uHenrios

Ejemplo 2:

Se desea construir una bobina que sea de 10 uHenrios (uHenrys), que tenga 2.54 centímetros de diámetro y una longitud de 3.175 centímetros.

Entonces:

 - a = 2.54 centímetros / 2 = 2.27 centímetros
 - b = 3.175 centímetros
 - L = 10 uHenrios

Se despeja de la ecuación original la variable n en función de todas las demás.

n = [ 10 x (9a + 10b) / ( 0.393 x a²) ]^1/2 

y reemplazando los valores.....

n = [ 10 x (11.43 + 31.75) / 0.393 x 1.613 ]^1/2  = 680^1/2 = 26.1 espiras

Notas:

 - Los paréntesis elevados a la 1/2 es lo mismo que una raíz cuadrada
 - uHenrio = microHenrio
 

En la bobina con núcleo de aire se ve que el valor de la inductancia de esta depende de el número de vueltas (espiras), la longitud, el diámetro, el grosor de la espirar, etc. El valor de la inductancia que se puede obtener es limitado cuando el núcleo es de aire.

Para poder incrementar el valor de la inductancia de una bobina se coloca dentro de ella un núcleo metálico de características magnéticas muy especiales, que lo que hacen es reforzar el campo magnético.

Bobina / inductor con núcleo metálico

El magnetismo del material del núcleo depende de la polarización de "los dominios magnéticos moleculares", cuando el campo magnético que afecta la bobina cambia continuamente. Estos dominios deben poder cambiar su posición para que el núcleo cumpla su objetivo.

Los dominios magnéticos podrán o no seguir las variaciones del campo magnético dependiendo del material de que está hecho el núcleo. Si esta variación del campo magnético no puede ser seguida el núcleo pierde su razón de ser y lo dominios moleculares se desordenan, quedando el núcleo despolarizado magnéticamente.

El material magnético que se utiliza como núcleo de la bobina depende de la frecuencia a la que trabajará esta.

 - Metal sólido: para frecuencias muy bajas.
 - Metal laminado: para frecuencias de 10 hertz (Hz) a algunos kilohertz (Khz)
 - Núcleos de polvo metálico: para frecuencias arriba de cientos de Kilohertz y hasta varios cientos de Megahertz (Mhz)
 - Núcleo de aire: frecuencia superiores a los 500 Megahertz. En este caso el núcleo metálico se vuelve obsoleto.

Nota: 1 hertz = 1 ciclo por segundo

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