El acoplamiento inductivo es una faceta intrigante de la electrónica que influye en la transferencia de energía entre circuitos. Veremos en detalle qué es el acoplamiento inductivo, examinando conceptos como el acoplamiento en electrónica, el significado del coeficiente de acoplamiento y cómo identificar si un circuito es resonante.
Tabla de Contenido
1 – ¿Qué es el Acoplamiento Inductivo?
El acoplamiento inductivo es un fenómeno en el que dos inductancias cercanas interactúan magnéticamente, afectando la corriente y la tensión en cada bobina. Este proceso es fundamental para entender la transferencia de energía entre circuitos eléctricos.
Usa campos magnéticos que son una parte natural de la corriente que circula por un cable. Siempre que una corriente eléctrica se desplaza por un cable, crea este campo magnético alrededor del cable. Doblar el cable en forma de bobina, amplifica el campo magnético.
Cuantas más vueltas de la bobina, más grande será el campo. Si pones una segunda bobina en el campo magnético que has creado, el campo puede inducir una corriente en el cable. Esto es esencialmente como funciona un transformador y es como un cepillo de dientes eléctrico se recarga.
Utiliza algunos pasos básicos: La corriente del enchufe fluye a través de una bobina dentro del cargador, creando un campo magnético. En un transformador esto se llama bobinado primario.
Cuando pones el cepillo de dientes eléctrico en el cargado, el campo magnético induce una corriente en otra bobina, o bobinado secundario, el cual conecta con la batería. Esta corriente carga la batería.
Se puede usar el mismo principio para recargar varios dispositivos a la vez. Los dispositivos electrónicos usan sus correspondientes receptores ya construidos internamente o conectados aparte para recargar, mientras están puestos en su base de carga. Estos receptores contienen bobinas compatibles y la circuitería necesaria para proveer de electricidad a las baterías del aparato.
2 – Datos interesantes antes de seguir
De todos modos, una nueva teoría usa una configuración similar para trasmitir electricidad a largas distancias. Estamos hablando de la resonancia en la energía inalámbrica. Los aparatos que tenemos en casa producen unos campos magnéticas relativamente pequeños.
Por esta razón, los cargadores mantienen a los dispositivos a la distancia necesaria para inducir una corriente, lo cual solo puede pasar si las bobinas están unas cerca de otras. Un campo más grande y más fuerte podría inducir corriente a más distancia, pero el proceso sería poco eficaz. Al desplegarse un campo magnético en todas direcciones, hacer uno más grande malgastaría un montón de energía.
Sin embargo, en el año 2006, investigadores estadounidenses reportaron haber descubierto una manera efectiva para transferir energía entre bobinas separadas por varios metros. Este equipo teorizó que podría extender la distancia entre las bobinas al añadir resonancia a la ecuación.
3 – ¿Que es la resonancia?
Una buena manera de entender la resonancia es pensar en ello en términos de sonido. La estructura de un objeto físico – como por ejemplo del tamaño y forma de una trompeta – determina la frecuencia a la que vibra naturalmente. Esto es su resonancia de frecuencia. Es fácil hacer que los objetos vibren a su frecuencia de resonancia y difícil hacer que vibren a otras frecuencias.
Los investigadores de esta teoría indican que la inducción puede tener lugar de una forma algo diferente si los campos magnéticos alrededor de las bobinas resuenan a la misma frecuencia. La teoría usa una bobina curvada de cable como inductor.
Una pletina que puede mantener la carga, está conectada a cada lado de la bobina. Según la electricidad viaja por la bobina, dicha bobina empieza a resonar. Su frecuencia de resonancia es un producto de la inductancia de la bobina y capacidad de la pletina.
Al igual que los cepillos eléctricos, el sistema delega en dos bobinas. La electricidad, viajando a través de una onda electromagnética, puede conectarse de una bobina siempre que tenga la misma frecuencia de resonancia.
El efecto es similar a la manera que una trompeta hace vibrar a otra. Mientras que ambas bobinas estén fuera del rango una de otra, nada ocurrirá, ya que los campo alrededor de las bobinas no son lo suficientemente fuertes para afectarlas.
Sin embargo, si dos bobinas que resuenan en la misma frecuencia se ponen a unos metros una de otra, flujos de energía se moverá de la bobina transmisora a la bobina receptora. Según esta teoría, una bobina puede incluso enviar electricidad a varias bobinas receptoras, siempre que resuenen a la misma frecuencia.
Los investigadores han llamado eso transferencia de energía no radioactiva ya que se compone de campos estacionarios alrededor de las bobinas en lugar de campos que se diseminan en todas direcciones.
El trabajo preliminar de este grupo sugiere que este tipo de configuración podría alimentar o recargar todos los dispositivos en una habitación. Algunas modificaciones serían necesarias para enviar energía a largas distancias, como por ejemplo a través de un edificio o por una ciudad.
4 – Características del acoplamiento
1. Acoplamiento en Electrónica:
- El acoplamiento en electrónica se refiere a la interacción entre dos circuitos o componentes, siendo el acoplamiento inductivo una de las formas más comunes. La proximidad de inductores afecta la eficiencia y la respuesta del sistema.
- Palabras Clave Relacionadas: acoplamiento entre inductores, influencia de inductancias cercanas.
2. Coeficiente de Acoplamiento:
- El coeficiente de acoplamiento indica la eficacia con la que la energía magnética se transfiere entre dos inductores acoplados. Un coeficiente cercano a 1 sugiere un acoplamiento fuerte, mientras que un valor cercano a 0 indica un acoplamiento débil.
- Palabras Clave Relacionadas: coeficiente de acoplamiento, eficiencia del acoplamiento inductivo.
3. Identificación de Circuitos Resonantes:
- Un circuito es resonante cuando la frecuencia de la fuente coincide con la frecuencia natural del sistema. En el acoplamiento inductivo, la resonancia puede afectar la respuesta del circuito y la transferencia de energía.
- Palabras Clave Relacionadas: circuito resonante, resonancia en acoplamiento inductivo.
5 – Importancia del Acoplamiento Inductivo
- Transmisión de Energía:
- El acoplamiento inductivo es esencial en la transmisión de energía entre circuitos, siendo utilizado en transformadores y sistemas de carga inalámbrica.
- Diseño de Circuitos:
- Comprender el acoplamiento inductivo es crucial para el diseño de circuitos eficientes y la optimización de sistemas electrónicos.
Cómo Mejorar el Acoplamiento Inductivo
- Utilizar diseños de bobinas adecuados, minimizar la distancia entre inductores y ajustar el valor del coeficiente de acoplamiento son estrategias para mejorar la eficiencia del acoplamiento inductivo.
El acoplamiento inductivo desempeña un papel clave en la transferencia de energía y el rendimiento de los circuitos electrónicos. Comprender sus conceptos fundamentales, como el acoplamiento en electrónica y el coeficiente de acoplamiento, es esencial para diseñadores y entusiastas de la electrónica que buscan optimizar sus creaciones.
6 – Preguntas Frecuentes
¿Qué es un cable inductivo?
Se les suele dar el nombre de cables de encendido. Básicamente son unos cables que en el interior tienen un núcleo de fibra. Encima de las fibra de vidrio hay una capa de silicona que tiene conductividad (magnética).
¿Qué es el acoplamiento electromagnético?
Es el efecto físico por el cual una corriente eléctrica variable pasa por una bobina y causa una diferencia de potencial en los extremos de dicha bobina.
¿Cómo eliminar la inducción en cables?
Hay varias formas de hacer esto, y las más conocidas son las siguientes:
- El uso de cables trenzados es un método muy usado
- Conectar el cable a tierra. Dependiendo de la frecuencia se necesitarán uno o dos puntos de conexión.
- Poner los cables en una superficie metálica.
