Nei circuiti elettrici alternati, la tensione cambia polarità fino a 60 volte al secondo con ogni terminale che cambia da positivo a negativo e viceversa. Normalmente, tali rapidi cambiamenti di tensione produrrebbero fluttuazioni di potenza. Un induttore è un componente che produce un campo elettromagnetico in risposta alla corrente elettrica che scorre attraverso un filo a spirale. La forza di un induttore dipende dalla corrente applicata, dal nucleo dell’induttore e dal numero di spire nella bobina del filo che forma l’induttore. Un induttore con nucleo d’aria è una bobina di filo senza nucleo solido all’interno della bobina.
L’aria ha una bassa conduttività elettrica e quindi produce il più debole di tutti i campi magnetici in opposizione al flusso di corrente. La formula per l’induttanza di un induttore a nucleo d’aria a strato singolo può essere espressa come d2n2/18d+40z. D rappresenta il diametro della bobina, n rappresenta il numero di spire della bobina ez rappresenta la lunghezza dell’induttore. Tutte le unità sono espresse in pollici. L’induttanza viene misurata in microhenry, o μH.
Uno dei maggiori vantaggi di un induttore con nucleo d’aria è la minima perdita di segnale che si verifica a intensità del campo magnetico più elevate. Con nuclei ferromagnetici come il ferro, il nucleo può saturarsi magneticamente quando il campo magnetico è troppo forte. Ciò porta a una perdita di induttanza, ma un induttore con nucleo d’aria non ha questo problema. Un induttore con nucleo d’aria può trasportare frequenze elettromagnetiche fino a 1 GHz, ma gli induttori con nucleo ferromagnetico tendono a subire perdite quando la frequenza supera i 100 MHz.
Ci sono anche svantaggi inerenti agli induttori a nucleo d’aria: lo svantaggio principale è il numero di spire in una bobina necessari per ottenere la stessa induttanza che si verificherebbe in un induttore a nucleo solido. La bassa conduttività elettrica dell’aria si traduce in una bassa permeabilità magnetica e quindi in una minore induttanza. Inoltre raccolgono e trasferiscono più facilmente le interferenze elettromagnetiche perché non ci sono percorsi magnetici chiusi negli induttori del nucleo d’aria.
I trasmettitori radio utilizzano al massimo gli induttori con nucleo d’aria per ridurre al minimo le vibrazioni armoniche derivanti dalle onde elettromagnetiche che li attraversano. Gli altoparlanti stereo hi-fi li includono anche per garantire la minima distorsione del suono. Induttori a nucleo d’aria più piccoli si vedono sui circuiti stampati per componenti elettronici perché ci sono generalmente basse tensioni e basse correnti che viaggiano lungo quei percorsi.