4 - Dispositivos Indutores e seus Parâmetros

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Estudo dos Dispositivos Indutores e seus Parâmetros
Indutores são dispositivos eletrônicos capazes de armazenar energia em forma de campo magnético.
Esse campo magnético é gerado pela corrente elétrica que passa pelo indutor.
O indutor também é conhecido em alguns lugares como bobina ou solenoide.
O que são Indutores? 
A capacidade de armazenar energia em forma de campo magnético é medida pela grandeza Henry (H).
Em diagramas de circuitos, você pode ver a indutância ser representada pela letra L.
Você pode encontrar também a energia armazenada em um indutor descrita em Joules, que corresponde a quantidade de trabalho necessário para estabelecer o campo magnético.
Normalmente, é construído a partir de um fio de cobre ou outro material condutor enrolado em espiras em torno de um núcleo.
Construção de um Indutor
O material do núcleo varia de acordo com a aplicação do indutor, assim como o número de espiras. Existem indutores que são mais indicados para altas frequências, outros que são feitos para atingir uma maior indutância.
O mais interessante desse componente, é que você mesmo pode comprar o fio para as espiras e o núcleo e construir um indutor da forma que desejar.
São muito utilizados em conjunto de capacitores para formar circuitos ressonantes. Assim podem atenuar ou enfatizar frequências, sendo utilizados em processamento de sinais ou circuitos analógicos.
Aplicações de Indutores
Ao acoplar dois ou mais indutores, por meio de um núcleo apropriado, é formado um transformador. Com ele, pode-se converter valores de tensões em corrente alternada. 
Indutores de núcleo de ar: Aplicações de alta frequência;
Indutores do tipo toroidal: Usado em linhas de transmissão para filtrar transitórios e reduzir interferências eletromagnéticas, aplicados em vários eletrodomésticos;
Indutores tipo cilíndrico: Usado em linhas de transmissão de alta corrente;
Indutores tipo linha de retardo: Utilizado em receptores de televisão em cores, para correção de diferenças de tempo entre os sinais de cor;
Indutores do tipo cilíndrico de modo comum: Usado em filtros de linha CA, e carregadores de baterias.
Aplicações de Indutores
Núcleo ferromagnético: Para atingir maiores níveis de indutância, são utilizados materiais ferromagnéticos no núcleo. Esse material é capaz de aumentar e concentrar o campo magnético. Infelizmente, ocorrem mais perdas nesse sistema.
Núcleo laminado: Um núcleo feito de finas camadas de aço-silício, envolvidas em um verniz. É usado em baixas frequências, como transformadores. Esse conjunto reduz as perdas do componente, por conta da construção de seu núcleo.
Tipos de Indutores
Núcleo de ar: Não usam nenhum material em seu núcleo. Apesar de ter pouca indutância, ele não apresenta perdas causadas pelo núcleo. É feito para altas frequências
Núcleo de ferrite: Para altas frequências, eles apresentam um excelente desempenho. Isso pois é utilizado um tipo de cerâmica ferromagnética e não condutora, o que ainda diminui as perdas.
Indutor Toroidal: Utiliza um núcleo de ferrite, porém com um formato de rosca. Assim, o campo magnético possui um caminho fechado para circular, o que diminui consideravelmente as perdas, aumentando o valor da indutância.
É a grandeza física associada aos indutores.
É medida em Henry (H) e é descrita pela letra L.
Sua representação em digramas de circuitos é como um fio enrolado, veja:
Indutância
A variação da corrente elétrica no indutor provoca  mudanças no fluxo das linhas de campo magnético que atravessam as espiras, e consequentemente, surge uma diferença de potencial entre os terminais da bobina.
Sendo assim, em circuitos de corrente contínua pura, essa variação de corrente não ocorre, e o indutor passa a se comportar como um curto-circuito no regime permanente. A equação que relaciona essas grandezas é:
Se um selenóide com N espiras conduz uma corrente i, essa corrente vai produzir um fluxo magnético Φ [B] na região central do indutor.
Nesse caso, a indutância L do indutor é definida por:
L=
Autoindutância
Onde:
∈: É a diferença de potencial nos terminais da bobina
L: Indutância medida em Henry (H)
Δi/Δt: É a variação da corrente elétrica no tempo
A autoindutância é um fenômeno que ocorre numa espira ou solenóide, e é provavelmente do campo produzido pela sua própria corrente.
Alguns indutores possuem dimensões elevadas e sua identificação é impressa no corpo do dispositivo. Todavia, alguns indutores são bem menores e não há espaço para a impressão dessa identificação. Dessa forma, para os indutores moldados é utilizado um código de cores semelhante ao que é usado para os resistores.
Para se medir ou mesmo testar um indutor é aconselhável o uso de um medidor de indutância, porém, caso não seja possível obtê-lo, pode-se utilizar um ohmímetro para verificar por exemplo, se existe um curto entre os enrolamentos ou mesmo um circuito aberto.
Rotulação 
e teste de Indutores
Vamos analisar como fica a lei das malhas quando existe um indutor no circuito! 
Circuitos com Indutores –
 Circuito RL 
Podemos ver como fica a variação do potencial quando percorremos o circuito no sentido da corrente, começando pelo resistor: 
- Resistor R: Ao passar pelo resistor, o potencial varia -iR
- Indutor L: Ao passar pelo indutor, o potencial varia - L
- Fonte: Ao passar pela fonte, percorrendo do polo negativo para o positivo, o potencial varia + ℇ
Circuitos com Indutores –
 Circuito RL 
Circuitos com Indutores –
 Circuito RL 
Circuitos com Indutores –
 Circuito RL 
Onde L/R pode ser substituído por TL, que a denominada constante de tempo indutiva. Essa equação nos da o aumento da corrente no circuito!
Pela equação achada para a corrente podemos tirar algumas conclusões:
* Para t=0, temos que a corrente i é zero.
* Pata t-> ∞, tempos que a corrente será ℇ /R.
Circuitos com Indutores –
 Circuito RL 
Ao retirarmos a bateria do circuito, a corrente não irá para zero imediatamente, o indutor irá se opor à variação de corrente, a lei das malhas, agora sem a bateria será:
Circuitos com Indutores –
 Circuito RL 
Essa é a equação da diminuição da corrente. Podemos perceber que tanto o aumento de corrente quanto a diminuição são governadas pela constante de tempo indutiva TL.
Novamente, podemos tirar conclusões da equação acima:
*Para t=0, temos que a corrente i é ℇ/R.
*Para t->∞, tempos que a corrente será zero.
Circuitos com Indutores –
 Circuito em Serie 
Como os indutores estão em serie, através das Leis de Kirchhoff, podemos dizer que:
i1 = i2 = i3 
Circuitos com Indutores –
 Circuito em Serie 
Para substituir os indutores por um indutor equivalente, é necessário que:
 
ℇL = ℇL1 + ℇL2
 
Então:
 
Leq = L1 + L2 
Assim, para n indutores associados em série:
Leq = L1 + L2 + ... + Ln
Circuitos com Indutores –
 Circuito em Paralelo 
Como os indutores estão associados em paralelo:
 
ℇL = ℇL1 + ℇL2
Circuitos com Indutores –
 Circuito em Paralelo 
Além disso:
 
i = i1 + i2
 
Finalmente temos:
 
Assim, para n indutores associados em paralelo:
Exercícios
A indutância de uma bobina compacta de 400 espiras é 8,0 mH. Calcule o fluxo magnético através da bobina quando a corrente é 5,0 mA.
1.
A indutância L do indutor é definida por:
L= 
Logo, o fluxo magnético será:
 =
Onde:
i=5,0mA i=5x10-3A
L=8,0mH L=8x10-3H
N=400 espiras
Substituindo os valores, teremos:
 =
 = 1,0x10-7 Wb
Wb=fluxo magnético 
1.
 
Um indutor de 12H conduz uma corrente de 2,0A. qual deve ser a taxa de variação da corrente que a força eletromotriz no indutor seja 60V?
2.
2.
 
3.
 
3.
 
3.
 
4.
 
O que são Indutores?
4.
 
São dispositivos eletrônicos capazes de armazenar energia em forma de campo magnético.
4.
 
Ao acoplar dois ou maisindutores, por meio de um núcleo apropriado, é formado um ______________. Com ele, pode-se converter valores de tensões em corrente alternada.
Transformador
Resistor
Alternador
Diodo
Capacitor
4.
 
Ao acoplar dois ou mais indutores, por meio de um núcleo apropriado, é formado um ______________. Com ele, pode-se converter valores de tensões em corrente alternada.
Transformador
Resistor
Alternador
Diodo
Capacitor
Grupo
 
Lucas
Leander
Igor
Philipe