Corso di Elettronica Analogica: l'induttore

L'induttore è un componente elettrico/elettronico di tipo passivo che sfrutta le proprietà magnetiche di un avvolgimento di filo conduttore percorso da corrente. Presenta fenomeni dissipativi e capacitivi che devono essere considerati nello studio di circuiti elettrici.

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a cura di Elettronica Open Source

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Un induttore è costituito da un avvolgimento di materiale conduttivo, tipicamente un filo di rame con una pellicola isolante. La grandezza fisica associata è l'induttanza misurata in Henry (H). Un Henry di induttanza è una grande quantità e la maggior parte degli induttori sono misurati in millihenries (mH). Gli induttori sono utilizzati per la loro capacità di filtrare le elevate frequenze in un sistema audio (crossover). Oltre in altre applicazioni di energy harvesting e ricarica wireless.

Di tutti i componenti elettronici, gli induttori sono forse i più semplici nel loro design, essendo semplicemente avvolgimenti o bobine di filo di rame. Il numero di avvolgimenti e il tipo di materiale intorno al quale sono avvolti, rappresentano i principali elementi che differenziano questi tipi di componenti passivi.

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Figura 1: esempio di induttore

Un segnale DC che passa attraverso un induttore crea semplicemente un campo magnetico attorno all'induttore. Questo campo magnetico può essere utilizzato per diverse funzioni. Probabilmente il più comune per gli installatori è quello della bobina all'interno di un relè automobilistico. Poiché la bobina del relè viene eccitata da un segnale DC, il campo magnetico generato dall'induttore modifica lo stato del relè da uno aperto a uno chiuso. Questo è il principio fondamentale della maggior parte degli interruttori elettromagnetici (relè).

Un segnale AC quando viene inviato verso un induttore crea sempre un campo magnetico. Tuttavia, poiché i segnali AC cambiano verso da positivo (+) a negativo (-), anche il campo magnetico attorno agli induttori subisce un cambiamento di stato.

La proprietà induttiva in questo caso ha la capacità di bloccare effettivamente i segnali AC ad alta frequenza. Infatti, un induttore si oppone ai cambiamenti nella corrente. Quanto più alta è la frequenza di un segnale AC, più rapido sarà il cambiamento di corrente da positivo a negativo. La frequenza con cui questo inizia a verificarsi dipende dalla quantità di induttanza (L) di un induttore.

Quattro fattori fisici determinano l'induttanza dell'induttore:

  • Numero di avvolgimenti: l'induttanza di una bobina è proporzionale al quadrato del numero di giri.
  • Permeabilità del nucleo: l'induttanza di una bobina è legata alla permeabilità del materiale del core o nucleo. Le bobine con nuclei di ferro hanno una maggiore permeabilità.
  • Area trasversale: l'induttanza di una bobina aumenta proporzionalmente con la sezione trasversale del nucleo.
  • Lunghezza: l'induttanza di una bobina aumenta proporzionalmente con la lunghezza del core.

Ci sono diversi tipi di induttori, il più comune al progettista è l'induttore fisso. Induttori variabili vengono utilizzati anche in alcune industrie, tuttavia questi dispositivi non sono tipicamente utilizzati nell'elettronica Mobile. Gli induttori fissi sono disponibili in molte forme e dimensioni. Una delle principali differenze nei tipi di induttori è il materiale del nucleo o core attorno al quale viene avvolto il conduttore.

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Figura 2: Induttore Air Core

Quando gli induttori sono collegati ad un circuito in serie o in parallelo, l'induttanza del circuito reagisce in maniera differente. Questo fatto è utile quando si cerca di raggiungere una certa quantità di induttanza. È possibile combinare i valori dell'induttore per ottenere la quantità desiderata di induttanza nella stessa stregua della combinazione di due o più resistori.