Construção do Indutor
O indutor é um componente passivo essencial em diversos circuitos eletrônicos. Ele é composto por uma bobina de fio condutor, geralmente enrolado em torno de um núcleo de material ferromagnético. Este núcleo pode ser feito de ferro, ferrite ou outro material com alta permeabilidade magnética, promovendo a concentração do campo magnético gerado pelo indutor.
Objetivo: Descrever a construção, a finalidade e o funcionamento e aplicações do indutor
na carga e descarga e conceituar indutância. Associar indutores e calcular indutância
equivalente.
Funcionamento do indutor em corrente contínua
Genericamente, chamamos de indutor ou bobina (ou solenoide) ao elemento cuja
constituição física é um fio condutor elétrico (isolado) enrolado em forma helicoidal sobre
um núcleo, o qual pode ser de ar ou algum material ferromagnético (que facilita a
passagem do fluxo magnético).
Finalidade e Funcionamento
As experiências realizadas por Oersted mostraram que um condutor percorrido por uma
corrente elétrica gera um campo magnético ao seu redor.
Assim, ao redor de um condutor retilíneo percorrido por uma corrente elétrica existe um
campo magnético cujas linhas de força são circunferências concêntricas ao fio.
A principal função do indutor é armazenar energia na forma de campo magnético quando percorrido por uma corrente elétrica. O fenômeno da indutância surge devido à oposição do indutor à variação da corrente elétrica que o atravessa. Esta resistência à mudança é caracterizada pela força eletromotriz induzida, que é proporcional à taxa de variação da corrente.
Indutância e Aplicações
A indutância, representada pela letra ‘L’ e medida em henrys (H), é a propriedade que determina a capacidade do indutor de armazenar energia magnética. Indutâncias podem ser associadas em série ou em paralelo de maneira similar aos resistores, resultando em uma indutância equivalente que pode ser calculada. A formulação matemática varia conforme a associação em questão.
Os indutores desempenham papéis cruciais em diferentes aplicações, tais como filtros de sinais, fontes de alimentação, e sistemas de sintonização de frequência. Em processos de carga e descarga, eles são utilizados para controlar e estabilizar correntes em circuitos, contribuindo para o funcionamento seguro e eficiente dos dispositivos eletrônicos.
A finalidade básica de um indutor é a de produzir campo magnético, quando
percorrido por uma corrente elétrica. O indutor armazena energia na forma de
campo magnético.
Com isso ele pode ser empregado com objetivos de produção de força, de indução e de
auto-indução eletromagnéticas, tendo assim diversas aplicações práticas, tais como
eletroímãs, relés, motores, transformadores etc.
Observe:
• Nos desenhos, o lado direito da espira estaria mais próximo do observador;
• A corrente induzida tem sentidos diferentes, na aproximação e no afastamento do imã.
• Para a sua melhor compreensão, considere que campos magnéticos variáveis produzem campos
elétricos, que por sua vez produzem aceleração de cargas, ou seja, a corrente elétrica.
Uma característica do indutor é a de se auto induzir. Isto é, quando a corrente que passa no
indutor está variando, o fluxo magnético, provocado pela corrente, também varia e induz
uma tensão nos terminais do indutor. Esta tensão, segundo a lei de Lenz, se oporá a causa
que a originou, portanto se oporá a variação da corrente.
Conclusão
Em resumo, os indutores são componentes essências para o armazenamento de energia magnética e o controle da corrente elétrica em circuitos eletrônicos. Compreender sua construção, funcionamento e aplicações é fundamental para quem deseja aprofundar seu conhecimento em eletrônica e engenharia elétrica.
Exercícios de Aplicação
1. Determine o ritmo de variação do fluxo magnético (dF(t)/dt) numa bobina com N=10 espiras e a cujos terminais é induzida uma tensão de 5 V.
2. Determine a indutância dos seguintes condutores:
(a) dois fios condutores paralelos com 10 m de comprimento, 1 cm de separação e 1 mm de raio;
(b) um cabo coaxial com 10 m de comprimento, 1 mm de raio interno e 5 mm de raio externo;
(c) uma bobina cilíndrica com 100 espiras, núcleo com raio de 1 cm e comprimento de 10 cm (k=1).
3. Considere uma bobina de indutância L=1 mH cuja corrente inicial é i(to)=10 mA. Admitindo a forma de onda da tensão representada na Figura E8.3, determine:
(a) a corrente na bobina entre t=5 ms e t=10 ms;
(b) a energia magnética armazenada na bobina em t=0 ms, t=5 ms e t=10 ms.
4. Considere uma bobina de 1 mH cuja corrente varia como indicado na Figura E.8.4. Desenhe a forma de onda da tensão e da energia magnética armazenada na bobina.
5. Considere uma bobina de indutância 1mH cuja tensão aplicada varia como na Figura E.8.5. Admitindo uma corrente inicial na bobina de i(to)=10 mA, desenhe a forma de onda da corrente e da energia magnética armazenada.
6. A corrente numa bobina cresce linearmente de zero até 5 A num intervalo de tempo de 1 ms. Sabendo que o coeficiente de auto-indução da bobina são 2 mH, determine o valor da tensão induzida aos terminais da mesma.
7. Determine o coeficiente de auto-indução equivalente de três bobinas de valores 10 mH, 5 mH e 1 mH associadas:
(a) em série;
(b) em paralelo.
8. Para cada circuito representado na Figura E8.8, determine o valor da indutância equivalente aos terminais a-b.
9. Para cada circuito em E.8.9 determine o valor da tensão entre os terminais a-b.
10 Para cada circuito representado na Figura E.8.10, determine o valor da corrente ix indicada.
