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Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ Faculdade de Engenharia Física Teórica e Experimental III Indutância Nome: Jailson Soares Medeiros Turma 17 Professor : Nilson Bancada 6 Rio de Janeiro 26/10/17 Objetivo Determinar a indutância de uma bobina para corrente alternada (C.A). Introdução Inicialmente, vamos entender o conceito de indução eletromagnética. O fenômeno da indução eletromagnética provocou uma verdadeira revolução no estudo do eletromagnetismo devido ao alto potencial de aplicação. O transformador (dispositivo usado em diversas instalações elétricas para aumentar ou diminuir uma tensão) funciona graças ao fenômeno da indução. Duas bobinas são enroladas em uma peça de ferro, denominada núcleo do transformador. Em uma dessas bobinas é aplicada uma tensão alternada V1 que desejamos transformar, isto é, que desejamos aumentar ou diminuir. Essa bobina é denominada enrolamento primário do transformador. A corrente elétrica alternada na bobina primária gera um campo magnético também alternado. O núcleo de ferro é imantado e o campo magnético estabelecido no núcleo de ferro também é alternado. Como estas linhas de indução passam através da outra bobina (enrolamento secundário) do transformador, um fluxo magnético alternado induzirá uma tensão V2 nesta bobina. Se o número de espiras na bobina secundária for maior do que na bobina primária teremos V2 > V1. Por outro lado, se o número de espiras da bobina secundária for menor do que o da primária teremos V2 < V1. Lembrando que as linhas de indução magnética ou linhas de campo aparecem quando temos um imã o u um dispositivo onde circula a corrente. Em qualquer situação, as linhas de indução são sempre fechadas e estão mais próximas umas das outras nas regiões onde o campo magnético é mais intenso. Desta forma, quando as linhas de indução atravessam uma espira, falamos que há um fluxo magnético através da espira. O fluxo magnético que atravessa uma espira ou um circuito fechado é diretamente proporcional à área da espira, à intensidade do campo magnético e depende da posição da espira em relação ao campo magnético. Portanto o fluxo magnético que atravessa uma espira pode variar: se o campo magnético variar, se a área da espira variar e se a posição da espira no campo variar. Metódos e materiais utilizados A execução desta pratica é bem simples, pois trata-se dos mesmos procedimentos para as duas etapas da pratica. Inicialmente montamos o circuito com o multímetro (na função voltímetro) em paralelo á resistência de100 Ω e depois em paralelo com a bobina de 37,60 mH, de forma sequencial variamos a posição da tensão na fonte até a posição 4, no primeiro processo utilizaremos uma fonte de corrente continua e no segundo utilizaremos uma fonte de corrente alternada. Seguem abaixo os materiais utilizados : Através da lei de Ohm que diz respeito à relação entre co rrente, tensão e resistência fo ram realizadas nesse experimento medidas de resistência Através da lei de Ohm que diz respeito à relação entre co rrente, tensão e resistência fo ram realizadas nesse experimento medidas de resistência Através da lei de Ohm que diz respeito à relação entre co rrente, tensão e resistência fo ram realizadas nesse experimento medidas de resistência Seguem abaixo os materiais e equipamentos utilizados nos experimentos: 1 fonte de tensão contínua e alternada; 1 multímetro analógico ; 1 resistência de 100 Ω cabos para as conexão; 1 painel para as ligações; 1 bonina de 37,60 mH Esquema experimental Eqr r q kqr r q kqF N Metódos e materiais utilizados Esquema Experimental Esquema experimental Corrente contínua Corrente alternada Medidas (cálculos, tabelas e gráficos) I= ∆VR ∕ R XL = ∆VL ∕ I L = XL ∕ W W=2πT T=60 Hz Seja: I = corrente elétrica ; XL = reatância indutiva e L = indutância. Etapa 1 para corrente contínua (C.C) Posição 1: I=1,6 ∕ 100 = 0,016 A Posição 2: I= 4 ∕ 100 = 0,04 A Posição 3: I= 6,4 ∕ 100 = 0,064 A Posição 4: I= 9 ∕ 100 = 0,09 A Posição ΔVR (V) ΔVL (V) I (A) 1 1,6 0 0,016 2 4 0,2 0,04 3 6,4 0,5 0,064 4 9 0,7 0,09 Etapa 2 para corrente alternada (C.A) Posição 1: I=1,3 ∕ 100 = 0,013 A Posição 2: I= 3,3 ∕ 100 = 0,033 A Posição 3: I= 5,2 ∕ 100 = 0,052 A Posição 4: I= 7,3 ∕ 100 = 0,073 A Posição ΔVR (V) ΔV L (V) I (A) 1 1,3 0 0,013 2 3,3 0,2 0,033 3 5,2 0,6 0,052 4 7,3 0,9 0,073 Obter XL para corrente contínua (C.C) e corrente alternada (C.A). Escolhi a posição 2 onde ∆VL e I, tem valores diferentes para a mesma tensão nas duas correntes para calcular o XL. Para (C.C): XL = ∆VL ∕ I = 0,2 ∕ 0,04 = 5 Ω Para (C.A): XL = ∆VL ∕ I = 0,2 ∕ 0,033 = 6,06 Ω Obter L (indutância) somente para (C.A). L = XL ∕ W → W=2πT → L = XL ∕ 2πT L = 6,06 ∕ 2π60 L = 0,016 H Comparar (L experimental) com o (L nominal). L exp = 0,016 H = 1,6x10^-2 H L nominal = 37,60 mH = 3,7x10^-2 H Conclusão Podemos concluir que a indutância (L) só existe, enquanto há variação de corrente (I) e do campo magnético. Com os resultados obtidos através dos cálculos, pude concluir que a indutância nominal é maior que a experimental, pois a reatância indutiva (XL) é maior na indutância nominal, isso no circuito de corrente alternada (C.A), pois na (C.C) não há reatância indutiva. Bibliografia HALLIDAY, D., RESNICK, R., WALKER, J. Fundamentos de física 3,. Rio de Janeiro: LTC, 5ª ed., vol. 3, 2008. TIPLER, Paul Allen;MOSCA, Gene. Física para cientistas e engenheiros : volume: 2 eletricidade e magnetismo,ótica.6. ed.Rio de Janeiro:LTC - Livros Técnicos e Científicos, 2009.
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