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¿Por qué es la inductancia (L) proporcional con los giros-cuadrado (N2)?

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Partimos de la Ecuación de Maxwell

$$ \mathbf{\nabla} \times \mathbf{B} = \mu \mathbf{J} + \overbrace{\mu \epsilon \dfrac{\partial \mathbf{E}}{\partial t}}^0. $$

Nos tomamos de la superficie de la integración de ambos lados, para la superficie (\$s\$) dentro de la media de la ruta (\$c\$) del núcleo.

$$ \int_s \left( \mathbf{\nabla} \times \mathbf{B} \right) \cdot d\mathbf{s} = \mu \int_s \mathbf{J} \cdot d\mathbf{s} $$

Utilizamos el Trazo del Teorema de volver a escribir el lado izquierdo; donde \$c\$ es en la misma dirección con el flujo magnético \$\Phi\$.

$$ \oint_c \mathbf{B} \cdot d \mathbf{\ell} = \mu N I $$

(La integral en el lado izquierdo de los resultados de \$NI\$, debido a que hay \$N\$ diferentes cables en el bobinado.)

El campo magnético de densidad en el interior de este tipo de núcleos se considera uniforme. Así, podemos escribir

$$ B \ell_c \desbordado\sim= \mu NI \implica B = \dfrac{\mu NI}{\ell_c}; $$

donde \$\ell_c\$ es la media de longitud de ruta de acceso de la base.

Podemos encontrar el flujo magnético a partir de la densidad de flujo magnético hemos encontrado con el área de la sección transversal del núcleo de \$A_c\$.

$$ \Phi = BA_c = \dfrac{\mu NIA_c}{\ell_c} $$

Por definición, la inductancia es la cantidad de flujo magnético generado por la corriente aplicada, que es

$$ L \desbordado\triángulo= \dfrac{\Phi}{I}. $$

Así, nos encontramos con la inductancia del sistema como

$$ \boxed{ L = \dfrac{\Phi}{I} = \dfrac{\dfrac{\mu NIA_c}{\ell_c}}{I} = \dfrac{\mu NA_c}{\ell_c} }. $$

Pero, todas las otras fuentes (porejemplo) dan la inductancia de una bobina como esta

$$ L = \dfrac{\mu N^2A_c}{\ell_c}. $$

¿Cuál es el error que me hicieron en mi derivación? Por favor explique en detalle.

9voto

ianb Puntos 659

Pensar en una sola vuelta del inductor (izquierda abajo) entonces, imaginar que una sola vez se dividió en dos alambres paralelos que se enrolla muy bien para que ocupan prácticamente el mismo espacio (derecha abajo).

Los dos alambres paralelos, para un determinado voltaje aplicado, que cada uno tome la mitad de la corriente de la sola vuelta inductor y, todos juntos, ellos la misma corriente como el único turno: -

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Debido a esto, cada individuo paralelo alambre DEBE tener dos veces la impedancia del cable y, juntos, cuando cableados en paralelo, presentan la misma impedancia como el solo alambre. OK hasta ahora?

Ahora, re-organizar los dos cables (en el ojo de tu mente, de modo que están en serie con cada uno de los otros. Los cambios de impedancia a cuatro veces la impedancia de: -

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Esto significa que la inductancia se ha cuadruplicado para una duplicación de vueltas y es trivial para ampliar este ejemplo para n vueltas.

9voto

user36213 Puntos 11

Calcular el flujo del núcleo con el equotion arriba, y la inductancia toma la suma de todos los flujos a través de cada turno. El flujo a través de cada vuelta es la misma e igual a la del núcleo de fundente. El flujo del núcleo es proporcional a N, y el per-gire a la suma del flujo es proporcional a \$N^2\$.

Otra forma de expresar esta dependencia es decir: porque de acoplamiento magnético entre las curvas.

4voto

Kevin Albrecht Puntos 2527

¿Cuál es el error que me hicieron en mi derivación? Por favor explique en detalle.

La inductancia es

$$L = \frac{\lambda}{I} = \frac{N\Phi}{I} $$

donde \$\lambda\$ es el flujo de vinculación - el flujo magnético enlaces de N vueltas.

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