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Como funcionam os indutores

Por: Marshall Cérebro

indutor

Um grande uso dos indutores é combiná-los com capacitores para criar osciladores. IMAGENS HUNTSTOCK / GETTY

Um indutor é tão simples quanto um componente eletrônico pode ser – é simplesmente uma bobina de fio. Acontece, entretanto, que uma bobina de fio pode fazer coisas muito interessantes devido às propriedades magnéticas de uma bobina.

Neste artigo, aprenderemos tudo sobre indutores e para que são usados.

Conteúdo

Noções básicas de indutores

Henrique

Aplicação de indutor: sensores de semáforo

Noções básicas de indutores

Em um diagrama de circuito, um indutor é mostrado assim:

Para entender como um indutor pode funcionar em um circuito, esta figura é útil:

O que você vê aqui é uma bateria, uma lâmpada, uma bobina de fio em volta de um pedaço de ferro (amarelo) e um interruptor. A bobina de fio é um indutor. Se você leu Como funcionam os eletroímãs, talvez reconheça que o indutor é um eletroímã.

Se você retirasse o indutor deste circuito, o que você teria seria uma lanterna normal. Você fecha o interruptor e a lâmpada acende. Com o indutor no circuito mostrado, o comportamento é completamente diferente.

A lâmpada é um resistor (a resistência cria calor para fazer o filamento da lâmpada brilhar - veja Como funcionam as lâmpadas para obter detalhes). O fio na bobina tem uma resistência muito menor (é apenas um fio), então o que você esperaria ao ligar o interruptor é que a lâmpada brilhasse muito fracamente. A maior parte da corrente deve seguir o caminho de baixa resistência através do circuito. O que acontece é que quando você fecha o interruptor, a lâmpada acende intensamente e depois fica mais fraca. Quando você abre o interruptor, a lâmpada acende intensamente e depois apaga rapidamente.

A razão para este comportamento estranho é o indutor. Quando a corrente começa a fluir na bobina, a bobina deseja criar um campo magnético. Enquanto o campo está aumentando, a bobina inibe o fluxo de corrente. Uma vez construído o campo, a corrente pode fluir normalmente através do fio. Quando a chave é aberta, o campo magnético ao redor da bobina mantém a corrente fluindo na bobina até que o campo entre em colapso. Esta corrente mantém a lâmpada acesa por um período de tempo, mesmo que a chave esteja aberta. Em outras palavras, um indutor pode armazenar energia em seu campo magnético e tende a resistir a qualquer mudança na quantidade de corrente que flui através dele.

Pense na água…

Uma maneira de visualizar a ação de um indutor é imaginar um canal estreito com água fluindo através dele e uma pesada roda d'água com suas pás mergulhando no canal. Imagine que a água do canal não flui inicialmente.

Agora você tenta fazer a água fluir. A roda de pás tenderá a impedir que a água flua até atingir a velocidade da água. Se você tentar interromper o fluxo de água no canal, a roda d'água giratória tentará manter a água em movimento até que sua velocidade de rotação diminua até a velocidade da água. Um indutor está fazendo a mesma coisa com o fluxo de elétrons em um fio – um indutor resiste a uma mudança no fluxo de elétrons.

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Henrique

A capacidade de um indutor é controlada por quatro fatores:

O número de bobinas – Mais bobinas significa mais indutância.

O material em que as bobinas estão enroladas (o núcleo)

A área da seção transversal da bobina – Mais área significa mais indutância.

O comprimento da bobina – Uma bobina curta significa bobinas mais estreitas (ou sobrepostas), o que significa mais indutância.

Colocar ferro no núcleo de um indutor proporciona muito mais indutância do que o ar ou qualquer núcleo não magnético.

A unidade padrão de indutância é o Henry. A equação para calcular o número de Henrys em um indutor é:

H = (4 * Pi * #voltas * #voltas * área da bobina * mu) / (comprimento da bobina * 10.000.000)

A área e o comprimento da bobina estão em metros. O termo mu é a permeabilidade do núcleo. O ar tem permeabilidade de 1, enquanto o aço pode ter permeabilidade de 2.000.

Aplicação de indutor: sensores de semáforo

Digamos que você pegue uma bobina de fio com talvez 2 metros de diâmetro, contendo cinco ou seis voltas de fio. Você corta algumas ranhuras em uma estrada e coloca a bobina nas ranhuras. Você conecta um medidor de indutância à bobina e vê qual é a indutância da bobina.

Agora você estaciona um carro sobre a bobina e verifica a indutância novamente. A indutância será muito maior devido ao grande objeto de aço posicionado no campo magnético do loop. O carro estacionado sobre a bobina atua como o núcleo do indutor e sua presença altera a indutância da bobina. A maioria dos sensores de semáforo usa o loop dessa forma. O sensor testa constantemente a indutância do circuito na estrada e, quando a indutância aumenta, ele sabe que há um carro esperando!

Normalmente você usa uma bobina muito menor. Um grande uso dos indutores é combiná-los com capacitores para criar osciladores. Consulte Como funcionam os osciladores para obter detalhes.