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07 Indutor em Corrente Alternada Indutor

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Analise de Circuitos em Corrente Alternada
Aula07: Indutor em Corrente Alternada   - INDUTOR 
Bibliografia
Analise de Circuitos em Corrente Alternada - Editora Erica
1. Indutor 
1.1. Introdução
 Chamamos de indutor  a um fio enrolado em forma  de hélice  em cima de um núcleo  que pode ser de ar ou de outro material. A Fig01 mostra o símbolo para indutor com núcleo de ar, de ferro e de ferrite.
      (a)                               (b)                      (c)
Figura 1: Símbolo de indutor - (a) Núcleo de ar; (b) de ferro e (c) ferrite. 
1.2. Indutor em Corrente Contínua                                                                  
              O que acontece quando no circuito da Fig02  fechamos a chave  no instante t=0?  A tensão é aplicada  no indutor mas a corrente leva um certo tempo para crescer,  a explicação é um  fenômeno chamado auto indução (para maiores detalhes veja  o livro Analise de Circuitos em Corrente Alternada   ou o livro  Circuitos Em Corrente Alternada) que faz aparecer uma tensão e que se oporá ao crescimento da corrente.
          Ao abrir a chave, no instante t2,  novamente  esse fenômeno vai atuar  na bobina não deixando a corrente se anular instantaneamente, fazendo aparecer uma tensão e  com  a polaridade tal que se opôe à diminuição da corrente. Observe que isso faz aparecer uma tensão nos terminais da chave que é igual a E + e, que pode causar uma arco de corrente.
Concluímos que um indutor se opõe à passagem de uma corrente alternada (se opõe à variação de uma corrente) e que a corrente está atrasada em relação à tensão (a tensão já está aplicada e a corrente começa a aumentar).
         Caso  o núcleo fosse de ferro ou ferrite  a corrente demoraria mais para aumenta (ou diminuir),  isto porque  a indutância da bobina seria diferente em cada caso. A indutância (L) de  um indutor é  um parâmetro que dá  a medida  da capacidade  que tem o indutor de  armazenar  energia no campo magnético, a sua unidade  se chama  Henry (H). 
     
  ( a )                                                                           ( b )
                                             ( c )
Figura 2: Indutor em CC    ( a )     Instante que a chave é fechada ( b ) Corrente em regime  ( c )   Instante que a chave é aberta
Quanto maior a indutância ( L )  mais tempo levará para que a corrente no gráfico da Fig 02 atinja  o seu valor máximo. O valor da indutância depende  do numero de espiras e do material usado no núcleo.
 Clique aqui para obter o arquivo do comportamento de um indutor em CC
Força Eletromotriz Induzida
Para que uma tensão seja induzida em uma espira ou em um enrolamento, é necessário que haja variação do fluxo magnetico atraves da espira ou do enrolamento. A figura a seguir mostra um exemplo de indução de tensão em um enrolamento (bobina).
A Lei de Lenz diz que o sentido da corrente induzida deverá ter  orientação de tal forma que origine um campo magnetico  variavel que se opõe  à variação do fluxo magnetico original.
Figura 4: Indução de tensão provocada pela variação da intensidade do campo magnetico de um imã
 
1.3. Indutor em Corrente Alternada Senoidal
    Como vimos, a corrente em  um indutor está atrasada em relação à tensão em um circuito  CC. O que acontece se alimentarmos um indutor  ideal (não tem resistencia ohmica) de indutância L  com uma tensão alternada senoidal de freqüência f ?
Obs: Um indutor ideal (que não existe) não tem resistência ôhmica  (R).
No circuito da Fig04, a corrente continua atrasada em relação à tensão e de um angulo bem definido, no caso 90º.
Observe que a fase da tensão foi considerada arbitrariamente igual a 0º. 
	
	
	(a)
	(b)
	Figura 4: Indutor em CA - (a) circuito; (b) diagrama fasorial (fasor  em vermelho: corrente;  fasor preto: tensão)
 
1.4. Reatância Indutiva                                                                                                   
Como vimos  um indutor se opõe à variação de uma corrente. A medida desta  oposição é dada pela sua reatância indutiva (XL), sendo calculada por:
  
	
	
  
Com  L especificado em Henries (H),  f em hertz  ( Hz ), XL  em ohms (). 
Exercício1:    Uma bobina  tem 0,1 H de indutância, sendo ligada  a  uma tensão de 110V, 60Hz. Determinar: 
a)  Reatância  da bobina (XL)     b ) Valor da corrente no circuito ( I )
Solução: 
a)       XL  = 2..60.0,1 = 37,7 
b) I = V / XL = 110 / 37,7 = 2,9A 
	
	Figura 5: Indutor em corrente alternada - exercício 1 
 
Calculando a Reatancia Indutiva
    
		Parte superior do formulário
   Freqüência: 
Parte inferior do formulário
	  Hz 
	    
	  
	   Indutância: 
	  mH
	   
	  
	 
		Reatância Indutiva (XL)     Ohms 
	Entre com a frequencia (em Hz) com a indutância
em mH, em seguida clique em Calcular
 
2. Experiência 09 - Indutor em Corrente Alternada - Parte 1
2.1.  Abra o arquivo ExpCA09 (MicroCap)  ou ExpCA09 (Multisim)  e identifique o circuito da Figura 6. Execute uma analise transiente, no caso do MicroCap,  e meça  o valor da corrente.  no caso do Multisim meça a corrente com o multiteste.
I(60Hz) = ___________   
Figura 6: Indutor em CA - Medida da corrente para diferentes valores de freqüência e indutancia
2.2. Mude  a freqüência do  gerador  para 240Hz  e meça o novo valor da corrente 
 Obs:  Para mudar a freqüência do gerador, dê duplo clique no símbolo do mesmo. Na janela  que aparecerá,  mude o  valor da freqüência para  240Hz.
I(240Hz) = ____________ 
2.3. Complete: Se a freqüência dobrar  o valor da corrente no circuito ...............(não muda/divide por 2/dobra) pois o valor da reatância ....................(não muda/dividiu por 2/multiplicou por 2).
Obs: Experimente outros valores de L, faça a simulação mas não salve  com o mesmo nome. Use  Salvar Como (Save As) do menu Arquivo (File).
2.4. Conclusões
3. Experiência 10 - Indutor em Corrente Alternada - Parte 2                       
3.1. Abra o arquivo ExpCA10   ou ExpCA10 (Multisim)  e identifique um dos circuitos da Figura 7. Execute uma analise transiente, no caso do MicroCap,  anotando e medindo as formas de onda da tensão  e da corrente. No caso do Multisim use o osciloscopio para ver as formas de onda do gerador e da tensão no resistor sensor (forma de onda da corrente no  indutor)
Use os cursores do osciloscópio para medir a defasagem  no tempo em seguida calcule a defasagem  em angulo .  
Observe o resistor sensor usado para que possamos visualizar a forma de onda da tensão, portanto da corrente. Preencha a tabela I. 
	
	( a )
	
	( b )
	Figura 7: Indutor em CA - Medida da defasagem entre tensão e corrente ( a ) MicroCap ( b ) Multisim
 
 
 
Tabela I: Circuito RL serie - medida da defasagem tensões e corrente
	Defasagem: Valores Calculados
	Defasagem: Valores Medidos
	t 
	(Graus)
	t 
	(Graus)
	 
	 
	 
	 
Obs: Experimente outros valores de L, faça a simulação mas não salve  com o mesmo nome. Use  Salvar Como (Save As) do menu Arquivo (File).
3.2) Conclusões:

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