Lei dos transformadores e seu princípio de funcionamento

Transcrição

1 Le dos transformadores e seu prncípo de funconamento Os transformadores operam segundo a le de Faraday ou prmera le do eletromagnetsmo. Prmera le do eletromagnetsmo Uma corrente elétrca é nduzda em um crcuto se este estver sob a ação de um campo magnétco varável. Um campo magnétco é uma regão do espaço nduzda por qualquer carga em movmento, como a corrente elétrca () que corresponde a elétrons em movmento, ou por algum materal com propredades específcas, como o ímã. Como vsto anterormente, cada carga elétrca cra em torno de s um campo elétrco com lnhas de campo elétrco entrando (carga negatva) ou sando (carga postva). De modo análogo o mã e uma carga em movmento cram um campo magnétco (B), porém sempre suas lnhas de campo saem de um polo norte (postvo) e chegam em um polo sul (negatvo), mostrando assm dos polos smultaneamente, como mostrado na Fgura 1. Lnhas de campo magnétco A) Ímã B) Fo enrolado passando corrente elétrca () Corrente elétrca () = Carga em movmento Fo enrolado = Conjunto de espras Fgura 1 Campo magnétco gerado pelo ímã (A) e por carga em movmento (B).

2 A terra também gera um campo magnétco devdo a seu núcleo formado por ferro e níquel, possundo assm polos norte e sul. E este é o prncípo de funconamento da bússola, nstrumento de localzação, que nada mas é que um ímã com seu norte apontando sempre para norte geográfco da terra (ou sul magnétco), como observado na Fgura 2. Achar os pólos norte e sul e a dreção do campo magnétco!!!! Ímã Espr Colocar sobre lmalha de ferro e observar as lnhas de campo magnétco formadas Regra da mão dreta B!! Bússola = ímã em forma de agulha que gra sobre um referencal de posconamento (norte, sul, leste, oeste) Polegar = no sentdo da corrente elétrca () Fechamento mão = sentdo campo magnétco (B!!!! ) Pólo norte geográfco Pólo sul magnétco Pólo norte geográfco Pólo sul magnétco Bússol O L Pólo sul geográfco Pólo norte magnétco Globo Terrest Pólo sul geográfco Pólo norte magnétco B!! eu norte aponta para o polo sul magnétco da terra (chamado polo norte geográfco para facltar a orentação pela bússola, norte da bússola ndcando norte geográfco da terra da terra) lnhas de campo saem de um pólo norte () e chegam a um pólo sul () O norte da bússola aponta para o sul magnétco da e atraem e repelem Fgura 2 Descobrndo as lnhas de campo magnétco e sua dreção.

3 Uma carga em movmento está sempre assocada a um campo magnétco ao seu redor e essa carga pode sofrer a nfluênca de um campo magnétco assocado à outra carga também em movmento ou algum ímã. Por exemplo, uma espra passando corrente elétrca gera campo magnétco e se nserda perto de um ímã que também tem seu própro campo magnétco, eles sofrerão uma nteração denomnada força magnétca (F), que gra esta espra. Esta força é vetoral, ou seja, é caracterzada por uma dreção e sentdo. e a corrente elétrca que passa pelos fos varar (corrente alternada) produzrá um campo magnétco varável, de acordo com a prmera le do eletromagnetsmo. Por sso, os transformadores são almentados com correntes () alternadas senodas de frequênca (f) de 60 Hz, que é o tpo de corrente fornecda pelas redes elétrcas de um hosptal ou clínca, como observado nas Fguras 3 e 4. Corrente alternada (onda senodal) Corrente contínua (reta) Corrente alterna seu valor em postvo e negatvo ao longo do tempo Corrente mantém mesmo valor postvo ao longo do tempo Fgura 3 Dferenças entre corrente contínua e alternada.

4 f = úmero de cclos em um ntervalo de tempo específco e for cclos por segundo (s), a undade utlzada é a Hertz (Hz) Fgura 4 Frequênca de uma corrente alternada. Um transformador são fos enrolados em torno de cada lado de um núcleo de ferro, formando de um lado uma bobna prmára e do outro uma secundára. Este núcleo é curvado para que não tenha saída de lnhas de 1 campo magnétco devdo às bordas e este campo se mantenha no centro do núcleo, como mostrado na Fgura 5. Assm, uma corrente alternada na bobna prmára produz um campo magnétco que passará através do centro da bobna secundára e nduzrá uma corrente alternada nesta. Os valores produzdos de corrente e tensão pelo transformador seguem a le dos transformadores, demonstrando que a razão das tensões é proporconal à razão entre o número de voltas das espras, e nversamente proporconal à razão de correntes, como pode ser observado na Fgura 5.

5 Bobna prmára úcleo de ferro Bobna secundára 110 V = =? = 0,5 A = 4 =? = 8 V p = Tensão bobna prmára I p = Corrente bobna prmára p = úmero de voltas bobna prmára V = Tensão bobna secundára I = Corrente bobna secundára = úmero de voltas bobna secundára Fgura 5 Exemplfcação de um transformador e seu funconamento de acordo com a le dos transformadores. De acordo com a Fgura 5 podemos conclur que, se o número de espras da bobna secundára for maor do que o da bobna prmára, teremos valores maores para a tensão e menores de corrente da bobna secundára em relação à prmára, caracterzando assm um transformador elevador de tensão. Já, se o número de espras da bobna secundára, for menor do que o da prmára, teremos valores menores de tensão e maores de corrente da bobna secundára em relação à prmára, caracterzando assm um transformador abaxador de tensão.