Autoinducción - Tutorial de Visualización Interactiva

Visualización del Circuito

Corriente: 0.00 mA

Inductancia: 5.0 H

FEM Inversa: 0.00 V

Constante de Tiempo: 0.50 s

Tiempo: 0.00 s

Flujo Magnético: 0.00 mWb

Parámetros del Circuito

Valores de Componentes

Resistencia (R): 10 Ω Inductancia (L): 5.0 H Voltaje de la Fuente (V₀): 10 V

Controles de Animación

Velocidad de Animación: 1.0x Ventana de Tiempo: 5 s

Opciones de Visualización

Modo de Vista Mostrar Flujo de Electrones Mostrar Campo Magnético Mostrar Brillo de Bombilla

Ecuaciones de Autoinducción

FEM Inversa: ε = -L·(dI/dt)

Crecimiento de Corriente: I(t) = (V₀/R)·(1 - e^(-t/τ))

Decaimiento de Corriente: I(t) = I₀·e^(-t/τ)

Constante de Tiempo: τ = L/R

Flujo Magnético: Φ = L·I

Energía Magnética: E = ½LI²

Parámetros Actuales: τ = 0.50 s, I₀ = 1.00 A, E_max = 2.50 J

Instrucciones

Haga clic en "Cerrar Interruptor" para conectar el circuito y observar el crecimiento de la corriente
Haga clic en "Abrir Interruptor" para desconectar y observar el decaimiento de la corriente
Observe cómo el inductor se opone a los cambios de corriente (Ley de Lenz)
La constante de tiempo τ = L/R determina la velocidad del cambio de corriente
Después de 5τ, la corriente alcanza el 99.3% de su valor final
Compare con un circuito sin inductor para ver la diferencia

¿Qué es la Autoinducción?

La autoinducción es un fenómeno donde una corriente cambiante en un circuito induce una fuerza electromotriz (FEM) en el mismo circuito. Según la ley de Faraday, cualquier cambio en el flujo magnético a través de un circuito induce una FEM, y según la ley de Lenz, esta FEM inducida siempre se opone al cambio que la produjo.

Cerrar el Interruptor (Crecimiento de Corriente)

Cuando se cierra el interruptor, la corriente comienza a fluir. Sin embargo, el inductor genera inmediatamente una FEM inversa ε = -L·(dI/dt) que se opone al aumento de la corriente. Como resultado, la corriente crece exponencialmente según I(t) = (V₀/R)·(1 - e^(-t/τ)).

Abrir el Interruptor (Decaimiento de Corriente)

Cuando se abre el interruptor, la fuente de alimentación se desconecta, pero el inductor mantiene el flujo de corriente convirtiendo su energía magnética almacenada de vuelta en energía eléctrica. La corriente decae exponencialmente según I(t) = I₀·e^(-t/τ).

Constante de Tiempo

La constante de tiempo τ = L/R es la escala de tiempo característica de un circuito RL. Una inductancia L mayor significa una oposición más fuerte a los cambios de corriente, resultando en una constante de tiempo más larga. En t = τ, la corriente ha cambiado en 63.2% del cambio total.

Campo Magnético y Energía

Cuando la corriente fluye a través de un inductor, crea un campo magnético. El flujo magnético Φ a través del inductor es proporcional a la corriente: Φ = L·I. Este campo magnético almacena energía E = ½LI².

Aplicaciones

La autoinducción tiene numeros aplicaciones prácticas: transformadores para conversión de voltaje; inductores en filtros; motores y generadores eléctricos; relés y solenoides; almacenamiento de energía en fuentes conmutadas.