Indutores Prof a. Michelle Mendes Santos michelle.mendes@ifmg.edu.br
Indutores Consistem de um condutor enrolado com N voltas (espiras) na forma de um solenóide, ou de um tiróide. Podem conter ou não um núcleo ferromagnético. Indutores armazenam energia magnética por meio da circulação de uma corrente elétrica no condutor. A corrente elétrica no indutor produz um campo magnético uniforme em seu interior, limitado pela região das espiras. O campo magnético produzido no interior das espiras de um indutor é análogo ao campo elétrico produzido entre as de um capacitor.
Indutores Da mesma forma, o núcleo dielétrico de um capacitor cumpre papel semelhante ao núcleo ferromagnético de um indutor, i.e., disponibilizar um meio para armazenamento da energia em forma de campo (elétrico/ magnético). É correto dizer que o indutor é um dispositivo usado para armazenar energia elétrica na forma de campo magnético.
O Conceito de Indutância Fora da presença de imãs permanentes, o fluxo magnético que atravessa um circuito elétrico depende apenas da corrente elétrica no circuito e das correntes em outros circuitos próximos. Considerando um indutor do tipo solenoide percorrido por uma corrente I, tem-se que esta corrente produz um campo magnético B que pode variar de um ponto para outro, todavia sendo sempre proporcional à corrente neste ponto. Logo, o fluxo magnético que atravessa o indutor é proporcional a I: A unidade de indutância no SI é o henry (H), escolhida em homenagem ao cientista americano Joseph Henry, que estudou o fenômeno da autoindutância, assim como a indutância mútua e indução eletromagnética em um condutor percorrido por uma corrente (DC). Joseph Henry (1797 1878)
Indutor do tipo Solenoide Lei de Biot-Savart No ponto P, tem-se Bno eixo x: Para apenas uma espira N = 1
Indutor do tipo Solenoide Inserir um núcleo ferromagnético, pode proporcionar um campo magnético centenas de vezes maior
Indutor do tipo Solenoide
Tipos de Indutores Símbolo: Indutor Núcleos utilizados: Ar; Ferro; Permaloy; Somaloy; Aço-silício; Aço-silício grão orientado.
Indutores de Baixa e Alta Tensão Indutores em um transformador de potêncial Indutor para isolamento entre o sinal elétrico e o sinal de comunicação para teleproteção. Máquina de Solda baseada em transformador de potêncial Fonte Retificadora de Tensão com transformadores de potêncial
Tensão Elétrica em um Indutor A lei de Faraday, estabelece que a tensão em um indutor é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético em seu interior, multiplicada pelo número de espiras N: A tensão induzida sempre possui polaridade oposta à fonte de tensão indutora. Substituindo Logo, a corrente elétrica em um indutor de indutância L é dada por: A corrente sobre um indutor não pode variar instantaneamente Uma corrente variante no tempo, que circula por um indutor produz um tensão sobre ele.
Indutores em Série + Fluxo magnético nos indutores L 1 e L 2 : I L 1 V Fluxo total do conjunto: L 2 Indutância equivalente é dada por: + V L 1 + V L eq Igualando I Logo, a indutância em série é dada por: L 2 Expressão geral A indutância equivalente de uma associação de indutores em série é sempre maior que qualquer indutância da associação.
Indutores em Paralelo + i i 2 + i + i V v i 1 L 1 L L 2 v L L eq 1 2 Tensão nos indutores L 1 e L 2 : Corrente total do conjunto: Indutância equivalente: Logo, a indutância em paralelo é dada por: Expressão geral A indutância equivalente de uma associação de indutores em paralelo é sempre menor que qualquer indutância da associação
Energia em um Indutor A equação de energia em um indutor é dada por: Resolvendo de 0 a I, tem-se que: A energia em um indutor é então: O indutor, assim como o capacitor, é um elemento passivo armazenador de energia.
Resistores, Indutores e Capacitores Dipolos Elétricos Lineares A relação tensão-corrente em capacitores e indutores é linear para o diferencial de corrente e tensão. Logo, os elementos lineares básicos de circuitos: R, L e C, podem ser listados: I I V V Sendoostrêselementoslineares, a curva característica destes tem a mesma aparência: umaretaquepassapelaorigem.
Indutores e Capacitores em Circuitos CC Se a tensão/corrente forem constantes, as funções v(t) e i(t) têm derivada nula, logo: A tensão em um indutor será nula, caracterizando um curto-circuito. I V A corrente em um capacitor será nula, caracterizando um circuito aberto. I V
Exemplo Encontrar as correntes no circuito: a) No momento em que a chave é fechada. b) Após um longo período que a chave está fechada. a) b)