Bobina de relé y diodo de rueda libre
La bobina sigue después de apagar
Un relé usa una bobina magnética para mover contactos. Un diodo de rueda libre ofrece camino a la corriente tras abrir el interruptor de control. Observa cómo disminuye la energía magnética en vez de desaparecer al instante.
MESA DE EXPERIMENTOS
Cambia los ajustes del circuito, predice las lecturas y comprueba un reto. Son modelos educativos; cada lección explica sus supuestos.
Inicia sesión para guardar tu progreso. El progreso de invitado se guarda en este dispositivo.
Por qué funciona
Bobina estabilizada representada por resistencia R e inductancia L. Liberar toma una muestra de su caída por un diodo ideal siempre presente de 0.7 V; el laboratorio sigue encendido. No se simulan tensión sin protección, movimiento, rebote ni tiempo real de liberación.
Vs es alimentación de bobina, R resistencia del devanado, L inductancia, I corriente y t tiempo tras abrir el interruptor. Vsw es tensión del nodo del interruptor respecto a 0 V; D indica el diodo. mH es una milésima de henrio, ms una milésima de segundo y µJ una millonésima de julio de energía. Antes de liberar I0 = Vs/R. La ecuación usa exp, caída exponencial, y max para impedir corriente negativa. Mientras hay corriente Vsw = Vs + 0.7 V; al llegar a cero Vsw = Vs.
Dificultad
Construye · Monta el circuito
Enciende con alimentación 5 V, resistencia de devanado 100 Ω e inductancia 100 mH. Mantén la bobina alimentada: lee 50 mA y 125 µJ.
¿Necesitas una pista?
Vs = 5 V; R = 100 Ω; L = 100 mH → I = 50 mA; E = 125 µJ
Explora · Explora el límite
Con los mismos 5 V, 100 Ω y 100 mH, libera la bobina y mide 1 ms tras apagar el interruptor. Lee unos 13.969 mA y tensión de nodo 5.7 V.
¿Necesitas una pista?
Vs = 5 V; R = 100 Ω; L = 100 mH; t = 1 ms → I ≈ 13.969 mA; Vsw = 5.7 V
Resuelve · Resuelve el reto
Mantén 5 V, 100 Ω y 100 mH; mide la bobina liberada a 3 ms. Alcanza corriente cero y energía almacenada cero.
¿Necesitas una pista?
Vs = 5 V; R = 100 Ω; L = 100 mH; t = 3 ms → I = 0 mA; E = 0 µJ
Lecturas adicionales y recetas de circuitos
La bobina sigue después de apagar
Se abre el interruptor, pero la corriente no puede detenerse al instante. El campo magnético entrega energía y empuja corriente por un nuevo lazo: devanado y diodo. La orientación del diodo bloquea corriente de alimentación normal y permite la caída de corriente.
I0 = Vs/R; I(t) = max((I0 + 0.7/R) × exp(−Rt/L) − 0.7/R, 0); E = ½LI²
La energía inicial E = ½LI² se disipa en el devanado y el diodo. La caída fija del diodo añade tensión contraria a la corriente. El modelo detiene la caída cuando llega a cero.
Un patrón útil
Con 5 V, 100 Ω y 100 mH la corriente llega a cero hacia 2.097 ms. La caída fija de 0.7 V del diodo permite un tiempo finito; una exponencial pura se acercaría a cero para siempre.
Fuera del modelo
El camino de rueda libre limita la tensión, pero mantiene corriente circulando. Los contactos reales pueden liberarse más tarde que con una limitación de tensión mayor; el modelo eléctrico no predice su tiempo.
Un error que conviene evitar
La liberación parte de una bobina ya estabilizada, no de una que solo estuvo encendida brevemente. Corriente calculada cero no mide cuándo se movieron contactos reales.
Solo se duplica la inductancia; alimentación, resistencia y tiempo de muestra 1 ms siguen iguales. La corriente restante…
- es mayor
- es igual
- se hace cero al instante
Leer más
La corriente inicial Vs/R es igual, pero mayor inductancia ralentiza la caída, dejando más corriente al mismo tiempo.
Monta el circuito
Usa 5 V, 100 Ω y 100 mH con la bobina alimentada. Los 50 mA estables guardan 125 µJ y el interruptor ideal cerrado está a 0 V.
I = 50 mA; Vsw = 0 V; E = 125 µJ
Explora el límite
Conserva esos valores, libera la bobina y elige 1 ms. Lee aproximadamente 13.969 mA, 5.7 V en el nodo y 9.757 µJ aún almacenados.
I ≈ 13.969 mA; Vsw = 5.7 V; E ≈ 9.757 µJ
Cambia una variable
Con 5 V y 100 Ω compara 100 mH y 200 mH a 1 ms tras liberar. La corriente inicial es igual, pero mayor inductancia almacena más energía y conserva más corriente.