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TECNOLOGIE ELETTRONICHE
… studiare, studiare ed ancora studiare,
è il solo modo di capire quanto possa
essere grande sia la propria ignoranza!
Le Induttanze
LE INDUTTANZE - GENERALITA’
In un qualsiasi circuito elettrico, percorso da una corrente I costante, il flusso Ф di
induzione e quello concatenato totale Фc sono determinati dalle note relazioni:
[1] e [2]
essendo N il numero delle spire costituenti l'avvolgimento e Ξ la riluttanza del circuito
magnetico.
Dalla relazione (2) ponendo:
si ottiene: [3]
La grandezza L cosi' definita; permette di determinare direttamente in funzione della
corrente che percorre l'avvolgimento, sia il flusso concatenato totale, che l'energia:
[4]
associata al campo magnetico, e prende il nome di "coefficiente di autoinduzione ", o
più' semplicemente ''Induttanza".
Nel sistema Giorgi l'induttanza si misura in Henry [H] e le sue dimensioni, come può'
dedursi dalla relazione [2] sono:
Talvolta e' possibile, senza incontrare eccessive difficolta', calcolare il flusso di induzione
concatenato con un determinato circuito elettrico, o l'energia immagazzinata nel campo
magnetico, e valutare l'induttanza risolvendo rispetto ad L le equazioni [3] o [4].
Le formule di calcolo dell'induttanza che derivano da questo metodo, necessariamente
dipendenti dalla configurazione geometrica del sistema elettrico, sono in genere approssi-
-mate a meno dello 0,5%, e possono essere quindi ritenute soddisfacienti nella maggioranza
dei casi.
Nella presente trattazione il calcolo dell'induttanza rimarrà limitato, per ragioni di
brevità' ad alcuni casi particolarl.
Per maggiori notizie ed approfondi in merito si rimanda agli opportuni capitoli che
seguono.
Come e' noto, quando si abbia difficolta' a calcolarla, l'induttanza può' essere
determinata con metodi di misura indiretta.
Si definiscono bobine di induttanza quei circuiti elettrici che, essendo costituiti da un
certo numero di spire consentono di realizzare in un minore spazio un prefissato
valore del coefficiente di autoinduzione.
Talvolta, sempre allo scopo di diminuire le dimensioni di ingombro, l'avvolgimento e'
eseguito su un nucleo di materiale magnetico.
Si tenga pero' presente che in questi casi, a meno che non sia interessato solo il tratto
rettilineo della caratteristica di magnetizzazione, l'induttanza non si mantiene costante, ma
dipende dal valore del campo magnetico e quindi della corrente che percorre l'avvolgimento.
In particolare,qualora si raggiunga la saturazione del circuito magnetico, la riluttanza
raggiunge valori elevati e l'induttanza scende a valori estremamente bassi rispetto a quello
massimo,ottenibile nel tratto rettilineo.
Come e' noto, la saturazione può' essere evitata interrompendo la continuità' del circuito
magnetico con un opportuno traferro.
In genere le bobine di induttanza fanno parte di circuiti in corrente alternata e,spesso in
questi casi, in sede teorica sono considerate reattanze pure mentre, in pratica, all'avvolgi-
-mento si associano anche una certa resistenza e capacita'.
La resistenza non solo e' dovuta a quella propria in c.a. della bobina, ma anche a quella,
spesso non trascurabile, che a quest'ultima trasferiscono le varie perdite, ad esemnpio
quelle perdite elettriche nei materiali isolanti, perdite per isteresi e correnti indotte nel
nucleo magnetico eventualmente presente e nel materiali metallici prossimi alla bobina.
La resistenza equivalente R, in effetti distribuita lungo l'avvolgimento, e' considerata
in serie alla induttanza ed il rapporto:
e' indicato con il nome di "coefficiente di merito" o più semplicemente Q della bobina.
Essendo la resistenza R, entro certi limiti, proporzionale alla frequenza, il coefficiente di
merito può' essere spesso considerato costante entro bande di frequenza piuttosto estese.
Sia perche' il valore di R dipende da numerosi fattori, spesso non facilmente valutabili, sia
perche' L nel caso di una bobina con nucleo magnetico può' dipendere dal valore efficace
della corrente, e' difficile prevedere con esattezza, in sede di progetto, quale possa essere
il fattore di merito di una bobina.
A titolo informativo si fa presente che il Q può' variare tra alcune decine e qualche centinaio;
i valori maggiori si riferiscono in genere alle bobine in aria che fanno parte di circuiti oscillanti
Capacità parassite associate ad una induttanza
Sottoponendo la bobina ad una differenza di potenziale
viene ad esistere un campo elettrico tra le varie spire
e tra queste ed i conduttori vicini.
Di conseguenza le parti metalliche comportandosi
come le armature di un condensatore danno luogo ad
un insieme di capacita' la cui distribuzione può essere
assimilata a quella schematizzata nella figura a sinistra.
Tenendo conto di queste con una unnica capacita'
disposta in parallelo alla bobina, il circuito, equivalente
diviene quello rappresentato nella sottostante figura.
Trattandosi di un circuito risonante in
parallelo e' evidente che per qualsiasi
bobina esiste una frequenza detta
"frequenza propria" o di "risonanza" in
corrispondenza della quale il compone-
-nte si comporta come una resistenza
pura.
Mentre quindi per frequenze inferiori a
quella propria la bobina ha le caratteristiche
proprie di un circuito induttivo, per frequenze superiori, prevalendo la reattanza capacitiva,
il comportamento è quello di un condensatore.
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