Indutores em circuitos de corrente contínua

Bobina num Circuito de CC

Experimento: A tensão CC na bobina é ligada e desligada. A curva de tensão na bobina e a corrente são medidas.

Bobina num Circuito de CC, indutividade num Circuito de CC

Bobina num Circuito de CC, indutividade num Circuito de CC

Se a tensão na bobina for desligada, isto corresponde a uma grande alteração na corrente. A bobina reage a isso e induz uma tensão no próprio circuito. Em outras palavras, a bobina tenta manter o fluxo atual.

Este fenômeno é chamada autoindutância ou autoindução.

Uma bobina tem uma indutividade L de 1 H (pronuncia-se "Henry") se uma tensão de autoindução de 1 V for produzida em um segundo com uma alteraçao de corrente constante de 1 A.

Símbolo da fórmula Indutância: L
Unidade: Henry H ou Ωs

A tensão de auto-indutância é proporcional à mudança na corrente ao longo do tempo. Ela é calculada por:

Uind = -    = - L dI 
.              dt           dt

Nota: O termo "Indutância" também é geralmente usado como um termo genérico para a bobina.

Tenha cuidado ao desligar as indutâncias! A tensão de auto-indução pode ser várias vezes maior do que a tensão de alimentação!


Fatores que afetam a indutância

Campo magnético de uma bobina

Campo magnético de uma bobina

A bobina pode armazenar energia sob a forma de um campo magnético. A capacidade da bobina de construir esse campo magnético, ou seja, indutância, depende da força da corrente e das propriedades geométricas da bobina mesmo.

Os seguintes fatores afetam a indutância de uma bobina:

  • Número de voltas do fio na bobina  - Quanto maior o número de voltas do fio na bobina, maior a quantidade de força do campo magnético e, portanto, maior a indutância.
  • Área da bobina - maior área da bobina significa menor oposição à formação de fluxo de campo magnético para uma determinada quantidade de força de campo
  • Comprimento da bobina - quanto menor o comprimento da bobina, maior a indutância. (considerando a bobina reta). Razão: A intensidade do campo magnético diminui com o aumento do comprimento.

O seguinte se aplica a uma bobina de ar (sem núcleo):

Cálculo da indutância sem núcleo

Na qual:

  • L = indutância
  • Permeabilidade do ar µ0 = 4π 10-7 (H/m) ou 1.257 * 10-6 Vs/Am
  • N = número de voltas da bobina
  • A = área da seção transversal do núcleo em metros quadrados
  • l = comprimento da bobina em metros

Se inserirmos um núcleo de material ferromagnético, as propriedades indutivas da bobina aumentam. O fator pelo qual a condutividade magnética aumenta é descrito pela chamada permeabilidade relativa μr. Nossa fórmula, portanto, muda para:

Cálculo da indutância com núcleo de ferro


Considerando a energia de uma bobina:

Quanto maior a indutância L de uma bobina, mais energia ela pode armazenar em seu campo magnético. A equação para isto é:

E =  1 L * I2
.       2

 


Exemplo: Uma bobina de ar tem as seguintes características: Número de voltas 10000, comprimento 20 cm, seção transversal 20 cm2. Qual é a indutância da bobina?

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