Inductancia
Cambia rápido la corriente y mira la fcem
Con el control, aumenta la tasa a la que cambia la corriente de la bobina. ¿Cómo difiere la fuerza contraelectromotriz que la bobina crea al cambiar la corriente lento frente a rápido? ¿Y cuando la corriente es constante (tasa cero)?
Inercia magnética
Haz pasar una corriente por una bobina y surge un campo magnético a su alrededor y dentro (EM-13, EM-14), acumulando un flujo Φ a través de la bobina. Ese flujo es proporcional a la corriente. Intenta cambiar la corriente y el flujo debe cambiar con ella, pero la bobina se resiste a ese cambio. Igual que un objeto masivo se resiste a cambiar su velocidad, una bobina se resiste a cambiar su corriente. El tamaño de esa inercia magnética es la inductancia L.
Autoinductancia L = NΦ/I
Si la bobina está enrollada N veces, el flujo enlaza la corriente N veces. Este enlace de flujo dividido por la corriente es la inductancia: L = NΦ/I. Duplica la corriente y el flujo se duplica también, así que L no cambia. L la fija no la corriente ni el flujo, sino la geometría de la bobina — vueltas, sección, longitud y el material que la llena. Es exactamente la estructura por la que la capacitancia C la fijaba la geometría.
La fcem que se opone al cambio
Cuando la corriente cambia, el flujo cambia, y un flujo variable crea una fem por la ley de Faraday (EM-20). Para una bobina esta fem es ε = -L dI/dt. El signo menos es lo clave: la fem surge siempre de modo que se opone al cambio de corriente (ley de Lenz). Intenta aumentar la corriente y empuja en contra; intenta reducirla y la retiene. Así que la corriente en una bobina no puede saltar de golpe sino que cambia suavemente. Cuanto más rápido el cambio (mayor dI/dt), más fuerte la fcem.
La energía de la bobina
Para aumentar la corriente en una bobina debes trabajar contra la fcem, y ese trabajo se guarda como energía: U = ½LI². Refleja de cerca el ½CV² del condensador. Esta energía reside en el campo magnético que la bobina crea (EM-19). La inductancia de un solenoide es L = μ₀N²A/l, proporcional al cuadrado de las vueltas. Llenarlo con un material magnético hace L aún mayor (EM-18). Por eso los inductores sirven en electrónica para suavizar la corriente y almacenar energía brevemente.
De vuelta a la primera pantalla
En la primera pantalla, cambiar la corriente lento daba una fcem pequeña, y cuanto más rápido la cambiabas más abruptamente crecía, porque la fcem es proporcional a la tasa de cambio: ε = -L dI/dt. Cuando la corriente era constante (tasa cero), la fcem también era cero. Esa constante de proporcionalidad L es la inercia magnética de la bobina: su inductancia. L la fija no la corriente sino la geometría de la bobina (L = NΦ/I), y con esta inercia la bobina protege su corriente del cambio súbito.
Llena una bobina con un material magnético (un núcleo de hierro) y la magnetización aumenta el campo por μr, subiendo la inductancia en el mismo factor: el equivalente magnético de cómo un dieléctrico subió la capacitancia. La próxima unidad (EM-18, materiales magnéticos) trata la magnetización M y la permeabilidad relativa μr. El ½LI² almacenado en una bobina se revé como energía de campo en EM-19.