Inductor eléctrico: qué es, cómo funciona y tipos

Descubre qué es un inductor eléctrico, cómo funciona, sus tipos y aplicaciones prácticas: bobinas, núcleos, comportamiento en circuitos y ejemplos para proyectos electrónicos.

Un inductor es un dispositivo eléctrico utilizado en los circuitos eléctricos por la carga magnética.

Un inductor suele estar formado por una bobina de material conductor, como el hilo de cobre, que se envuelve alrededor de un núcleo de aire o de un metal magnético. Si se utiliza un material más magnético como núcleo, se puede conseguir que el campo magnético que rodea al inductor sea empujado hacia él, lo que le proporciona una mejor inductancia. Los pequeños inductores también pueden colocarse en circuitos integrados de la misma manera que se hace con los transistores. En este caso se suele utilizar el aluminio como material conductor.

¿Qué es la inductancia y cómo se mide?

La inductancia es la propiedad de un conductor por la que se opone a los cambios de corriente que lo atraviesan, almacenando energía en un campo magnético. Su símbolo es L y la unidad en el Sistema Internacional es el Henry (H). Valores prácticos habituales son milihenrios (mH), microhenrios (µH) y nanohenrios (nH).

Principio de funcionamiento

Un inductor genera un campo magnético cuando circula una corriente por sus espiras. Si la corriente cambia, el campo magnético cambia y, según la ley de Faraday, aparece una tensión inducida en la bobina que se opone al cambio de corriente (ley de Lenz). Matemáticamente:

• V = L · (di/dt) — tensión inducida proporcional a la rapidez del cambio de corriente.
• E = 1/2 · L · I² — energía almacenada en el campo magnético cuando circula una corriente I.

Comportamiento en corriente continua (DC) y alterna (AC)

En DC estable (corriente constante), un inductor ideal se comporta como un conductor con muy baja resistencia (es decir, casi un cortocircuito para la componente continua). Sin embargo, durante transitorios (cuando la corriente cambia) ofrece oposición según V = L·di/dt.

En AC, la oposición de un inductor a la corriente se llama reactancia inductiva, que aumenta con la frecuencia:

• X_L = 2πfL = ωL, donde f es la frecuencia y ω = 2πf.

Parámetros importantes

• Valor de inductancia (L): determina la oposición a cambios de corriente y la energía almacenada.
• Corriente máxima: límite por calentamiento del hilo (pérdidas óhmicas) y por saturación del núcleo magnético.
• Resistencia DC (Rdc): pérdidas por el cobre que reducen la eficiencia y el factor de calidad.
• Factor de calidad (Q): relación entre reactancia y pérdidas, Q ≈ ωL / Rse, importante en aplicaciones RF.
• Pérdidas en el núcleo: histéresis y corrientes parásitas en núcleos metálicos o ferritas, que aumentan con la frecuencia.

Tipos de inductores

• Inductores de núcleo de aire: sin núcleo magnético. No saturan y tienen baja inductancia por espira; se usan en RF y cuando se necesita estabilidad.
• Inductores de núcleo de hierro o polvo de hierro: alta inductancia por volumen, comunes en aplicaciones de potencia (filtros, fuentes conmutadas).
• Inductores de ferrita: muy usados en alta frecuencia y en supresión de EMI; ofrecen buenas propiedades en rangos de MHz a GHz.
• Toroidales: núcleo en forma de toro que reduce la radiación y el EMI; eficientes y compactos.
• Chokes: inductores diseñados para filtrar ruidos (common-mode y differential-mode).
• Inductores variables: permiten ajustar la inductancia mediante desplazamiento del núcleo o cambio de espiras, útiles en circuitos de sintonía.
• Inductores SMD y para CI: montados en superficie o integrados en chips (on-chip), hechos con aluminio o cobre; su inductancia es pequeña pero útiles en miniaturización.

Aplicaciones frecuentes

• Filtros de potencia y audio (suavizar rizado en fuentes de alimentación).
• Fuentes conmutadas (almacenan energía y forman parte de topologías buck/boost).
• Bobinas de sintonía en radios y RF (junto con condensadores forman circuitos resonantes).
• Supresión de interferencias electromagnéticas (EMI) y corrientes parásitas.
• Transformadores (dos o más bobinas acopladas magnéticamente, que son inductores con acoplamiento).
• Relés, solenoides y motores (inductancia presente en bobinados que también generan fuerzas magnéticas).

Limitaciones y precauciones

• Si la corriente en un inductor se interrumpe bruscamente puede aparecer una tensión elevada (pico de voltaje). En cargas inductivas conviene usar diodos de rueda libre o circuitos de protección.
• Los núcleos pueden saturarse cuando el flujo magnético alcanza su límite, perdiendo inductancia y provocando calentamiento.
• En altas frecuencias aparecen pérdidas adicionales (efecto piel en el conductor, corrientes de Foucault en el núcleo).

Diseño y selección

Al elegir o diseñar un inductor hay que considerar:

• El valor de L requerido por la aplicación.
• La corriente máxima y el margen para evitar saturación.
• La frecuencia de operación (para elegir el núcleo y prever pérdidas).
• El tamaño físico y la disipación térmica.
• El factor Q si se trabaja en RF o sintonización.

Ejemplos prácticos

• Un filtro de salida de una fuente conmutada puede usar inductancias desde unos pocos µH hasta varios mH, según la potencia y la topología.
• En circuitos RF, bobinas de sintonía suelen estar en rango 1 nH–100 nH.
• Para supresión EMI en líneas de alimentación se usan chokes comunes o específicos de unos pocos µH con alta corriente nominal.

Resumen

El inductor es un componente esencial en electrónica por su capacidad de almacenar energía magnética y oponerse a cambios de corriente. Sus aplicaciones van desde filtros y fuentes de alimentación hasta circuitos de radio y supresión de interferencias. Entender su comportamiento (V = L·di/dt, energía 1/2·L·I², reactancia X_L=ωL) y parámetros (corriente máxima, pérdidas, Q y saturación) es clave para seleccionarlo correctamente en cualquier diseño electrónico.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es un inductor?

P: ¿De qué suele estar hecho un inductor?

P: ¿De qué está hecho el núcleo de un inductor?

P: ¿Cómo puede afectar un material más magnético como núcleo al campo magnético que rodea al inductor?

P: ¿Se pueden colocar inductores pequeños en circuitos integrados?

P: ¿Qué material conductor se suele utilizar en los pequeños inductores de los circuitos integrados?

P: ¿Cuál es la función principal de un inductor en un circuito eléctrico?

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