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CR · Combinación de bobinas

Bobinas en serie y paralelo

Los condensadores siguen reglas opuestas a las de las resistencias, pero las bobinas están del mismo lado que las resistencias. En serie las inductancias se suman sin más, y en paralelo se suman sus inversos; en esta unidad aprendes por qué viendo cómo se acumula el flujo enlazado cuando la misma corriente recorre dos bobinas.

En serie, los flujos enlazados se suman y la inductancia crece

A L1 = 4mH se le conecta en serie una segunda bobina L2, y al mover L2 cambia su valor. La barra de arriba es la inductancia en serie L_s = L1 + L2, con el tramo más oscuro para la primera bobina y el más claro para la segunda. La barra verde de abajo es la inductancia de las mismas dos bobinas en paralelo, y por mucho que aumente la segunda, nunca pasa del tramo oscuro de la barra de arriba. Lleva la inductancia en serie al objetivo de 10mH de la línea discontinua naranja ajustando L2.

Segunda inductancia L2L2 = 2.0 mH
Inductancia en serie y en paralelo
L_s = 6.0 mH · L_p = 1.3 mH
Lejos de 10mH

En serie, los flujos enlazados se suman

Al conectar bobinas en serie, la misma corriente I recorre las dos una tras otra. El flujo enlazado λ de una bobina es proporcional a su corriente (λ = LI), así que los de las dos bobinas se suman tal cual: λ = L1·I + L2·I = (L1 + L2)·I. Cuando la corriente cambia, la fuerza contraelectromotriz que producen juntas, V = L1·dI/dt + L2·dI/dt, también se suma. Por eso la inductancia en serie es L_s = L1 + L2, la suma de ambas, y esa suma es también la razón de que la barra de arriba parezca el tramo oscuro y el claro unidos uno tras otro.

En paralelo, se suman los inversos

Al repartir las bobinas en paralelo, la misma tensión V queda aplicada a las dos y la corriente se divide en dos ramas. De V = L·dI/dt, los ritmos de cambio de las corrientes de rama son dI1/dt = V/L1 y dI2/dt = V/L2, y como la corriente total es su suma, dI/dt = V/L1 + V/L2 = V·(1/L1 + 1/L2). Igualándolo con V = L_p·dI/dt se obtiene 1/L_p = 1/L1 + 1/L2, es decir, L_p = L1·L2/(L1+L2), así que la inductancia en paralelo siempre es menor que la más pequeña de las dos. A la misma tensión, las corrientes de las dos ramas crecen juntas, la corriente total cambia más rápido y, desde fuera del circuito, parece una bobina con esa inductancia de menos.

Del mismo lado que las resistencias

Las resistencias se suman en serie y sus inversos se suman en paralelo, y las bobinas hacen exactamente lo mismo. Solo los condensadores van al revés: se suman en paralelo y sus inversos se suman en serie. Cuando dudes, imagina la corriente compartida: en serie la misma corriente atraviesa las dos bobinas, las tensiones que se oponen se acumulan y la inductancia crece. Esta regla de suma vale cuando el flujo de una bobina no enlaza a la otra; si las bobinas están tan cerca que aparece inductancia mutua, esa parte se suma o se resta.

ObservaLs = L1 + L2
En serie, las inductancias se suman.
Elige1Lp = ?
En paralelo, se suman los inversos.
CompletaLp = ?
La inductancia en paralelo es el producto entre la suma.
Por tu cuentaL ∝ ? (L = μN²A/l)
La inductancia es proporcional al cuadrado del número de espiras.

De vuelta a la primera pantalla

Al subir L2, la barra en serie de arriba creció justo esa cantidad, y llegó al objetivo de 10mH cuando L2 valía 6mH (L1 = 4). Incluso entonces la barra en paralelo de abajo era más corta que el tramo oscuro de la barra de arriba, lo que muestra a simple vista que en paralelo la inductancia queda por debajo incluso de la menor. La serie crece porque la misma corriente recorre las dos y los flujos enlazados se suman, y el paralelo se encoge porque, a la misma tensión, las corrientes de las dos ramas crecen juntas y se suman los inversos. Es lo contrario de los condensadores, como en un espejo, pero idéntico a las resistencias.

Al conectar bobinas en serie, la misma corriente recorre las dos, los flujos enlazados se suman y la inductancia sube a Ls = L1 + L2; al repartirlas en paralelo, a la misma tensión la corriente se divide en dos ramas, con 1/Lp = 1/L1 + 1/L2, es decir, Lp = L1·L2/(L1+L2), menor que cualquiera de las dos. Son las reglas sin inductancia mutua entre las bobinas, idénticas a las de serie y paralelo de las resistencias, y solo los condensadores son su imagen especular.