Omitir e ir al contenidoIr a la página de accesibilidad

Resumen

14.1 Inductancia mutua

  • La inductancia es la propiedad de un dispositivo que expresa la eficacia con la que induce una emf en otro dispositivo.
  • La inductancia mutua es el efecto de dos dispositivos que se inducen emf mutuamente.
  • Un cambio en la corriente dI1/dtdI1/dt en un circuito induce una emf (ε2)(ε2) en el segundo:
    ε2=−MdI1dt,ε2=−MdI1dt,
    donde M se define como la inductancia mutua entre los dos circuitos y el signo menos se debe a la ley de Lenz.
  • Simétricamente, un cambio de corriente dI2/dtdI2/dt a través del segundo circuito induce una emf (ε1)(ε1) en el primero:
    ε1=−MdI2dt,ε1=−MdI2dt,
    donde M es la misma inductancia mutua que en el proceso inverso.

14.2 Autoinducción e inductores

  • Los cambios de corriente en un dispositivo inducen una emf en el propio dispositivo, llamada autoinducción,
    ε=−LdIdt,ε=−LdIdt,
    donde L es la autoinducción del inductor y dI/dtdI/dt es la tasa de cambio de la corriente que lo atraviesa. El signo menos indica que la emf se opone a la variación de la corriente, de acuerdo con la ley de Lenz. La unidad de autoinducción e inductancia es el henrio (H), donde 1H=1Ω·s1H=1Ω·s.
  • La autoinducción de un solenoide es
    L=μ0N2Al,L=μ0N2Al,
    donde N es su número de vueltas en el solenoide, A es su área de sección transversal, l es su longitud, y μ0=4π×10−7T·m/Aμ0=4π×10−7T·m/A es la permeabilidad del espacio libre.
  • La autoinducción de un toroide es
    L=μ0N2h2πlnR2R1,L=μ0N2h2πlnR2R1,
    donde N es su número de vueltas en el toroide, R1yR2R1yR2 son los radios interior y exterior del toroide, h es la altura del toroide y μ0=4π×10−7T·m/Aμ0=4π×10−7T·m/A es la permeabilidad del espacio libre.

14.3 Energía en un campo magnético

  • La energía almacenada en un inductor U es
    U=12LI2.U=12LI2.
  • La autoinducción por unidad de longitud del cable coaxial es
    Ll=μ02πlnR2R1.Ll=μ02πlnR2R1.

14.4 Circuitos RL

  • Cuando una conexión en serie de un resistor y un inductor -un circuito RL- se conecta a una fuente de voltaje, la variación temporal de la corriente es
    I(t)=εR(1−e−Rt/L)=εR(1−e−t/τL)I(t)=εR(1−e−Rt/L)=εR(1−e−t/τL) (encendido),
    donde la corriente inicial es I0=ε/R.I0=ε/R.
  • La constante de tiempo característica ττ es τL=L/R,τL=L/R, donde L es la inductancia y R la resistencia.
  • En la primera constante de tiempo τ,τ, la corriente pasa de cero a 0,632I0,0,632I0, y al 0,632 del resto en cada intervalo de tiempo posterior τ.τ.
  • Cuando el inductor está en cortocircuito conectado a un resistor, la corriente disminuye como
    I(t)=εRe−t/τLI(t)=εRe−t/τL (apagando).
    La corriente baja a 0,368I00,368I0 en el primer intervalo de tiempo ττ, y a 0,368 del resto hacia cero en cada tiempo posterior τ.τ.

14.5 Oscilaciones en un circuito LC

  • La energía transferida de forma oscilante entre el condensador y el inductor en un circuito LC se produce a una frecuencia angular ω=1LCω=1LC.
  • La carga y la corriente en el circuito vienen dadas por
    q(t)=q0cos(ωt+ϕ), i(t)=−ωq0sen(ωt+ϕ).q(t)=q0cos(ωt+ϕ), i(t)=−ωq0sen(ωt+ϕ).

14.6 Circuitos RLC en serie

  • La solución subamortiguada para la carga del condensador en un circuito RLC es
    q(t)=q0e−Rt/2Lcos(ω′t+ϕ).q(t)=q0e−Rt/2Lcos(ω′t+ϕ).
  • La frecuencia angular dada en la solución subamortiguada para el circuito RLC es
    ω′=1LC−(R2L)2.ω′=1LC−(R2L)2.
Cita/Atribución
Reutilización y redistribución de este contenido en formato digital o impreso:
  • Este libro no puede ser utilizado en la formación de grandes modelos de lenguaje ni incorporado de otra manera en grandes modelos de lenguaje u ofertas de IA generativa sin el permiso previo por escrito de OpenStax.
  • Este libro utiliza la Creative Commons Attribution License, lo que significa que puede reutilizar y modificar el material únicamente con fines no comerciales, debe atribuir a OpenStax y debe distribuir cualquier obra derivada bajo la misma licencia.
  • Cualquier impresión comercial de este libro de texto, incluido el uso de una impresora local o personalizada, debe ser aprobada por OpenStax y proporcionarse la cita adecuada.
  • Las imágenes, actividades, evaluaciones y componentes similares de este libro protegidos por derechos de autor de OpenStax están sujetos a la misma licencia: CC-BY-NC-SA. Pueden utilizarse con fines no comerciales siempre que se otorgue el crédito correspondiente. El uso comercial requiere autorización.
  • Solicitudes de permiso: Cualquier persona que desee incorporar este contenido (incluidos texto, imágenes y otros componentes) a grandes modelos de lenguaje o LLMs, utilizarlo en productos o servicios de IA, emplearlo con fines comerciales (incluso en formato impreso) o que tenga preguntas sobre otro caso de uso, puede completar nuestro formulario de solicitud de reutilización.
Información de atribución
  • Si redistribuye todo o parte de este libro en formato impreso sin fines comerciales, debe incluir en cada página física la siguiente atribución:
    Acceso gratis en https://openstax.org/books/f%C3%ADsica-universitaria-volumen-2/pages/1-introduccion
  • Si redistribuye todo o parte de este libro en formato digital sin fines comerciales, entonces por cada página que incluya contenido de OpenStax, debe licenciar la obra derivada bajo la misma licencia CC-BY-NC-SA que la original e incluir en cada vista de la página digital la siguiente atribución:
    Acceso gratuito en https://openstax.org/books/f%C3%ADsica-universitaria-volumen-2/pages/1-introduccion
Información sobre citas

La siguiente información incluye los detalles necesarios para crear una cita utilizando los estilos principales (APA, MLA, etc.). Debe reformatear y organizar la información según sea necesario para cumplir con los requisitos del estilo. Utilice la información que aparece a continuación para generar una cita. Recomendamos utilizar una herramienta de citas como this one.

© 13 abr. 2022 OpenStax. El contenido de los libros de texto que produce OpenStax tiene una licencia de Creative Commons Attribution License. El nombre de OpenStax, el logotipo de OpenStax, las portadas de libros de OpenStax, el nombre de OpenStax CNX y el logotipo de OpenStax CNX, así como el nombre y el logotipo de Rice University (incluidas sus marcas denominativas), no están sujetos a la licencia de Creative Commons y no se pueden reproducir sin el previo y expreso consentimiento por escrito de Rice University.