Os indutores são elementos passivos constituídos por um enrolamento de fio condutor bobinado sobre um núcleo de material ferromagnético. A ferrite e a chapa metálica são bons exemplos dos materiais mais utilizados. Em algumas aplicações, o núcleo é de ar, apesar de esta substância ser muito menos condutora do campo magnético que as assinaladas anteriormente. Os indutores ou indutâncias também são conhecidos como bobines de indução.
Uma indutância é um dispositivo elétrico que produz um fluxo magnético quando percorrido por uma corrente elétrica.
De maneira análoga aos condensadores que armazenam energia em forma de carga ou tensão elétrica, as indutâncias armazenam na forma de corrente.
A corrente que circula numa bobina pode ser continua ou variável. Neste caso, o fluxo criado também é variável. Este fluxo variável é capaz de induzir uma força eletromotriz ou tensão noutra bobine que se encontre nas proximidades do campo magnético produzido pela primeira. A variação do fluxo produz também uma força eletromotriz de autoindução na própria bobina que origina o fluxo.
Neste capítulo iremos apenas descrever o comportamento destes elementos quando sujeitos a tensões continuas. Este fluxo será, portanto, constante. Não existem, neste caso, forças eletromotrizes de indução.
As bobinas desempenham um papel muito importante nos circuitos eletrónicos, porque, se a bobina for atravessada por uma corrente elétrica e se de repente for desligada, a bobina apresentará aos seus terminais uma diferença de potencial (tensão), o que nos permite construir circuitos interessantes como filtros, conversores DC-DC step-down, step-up, etc.
A grandeza que caracteriza uma indutância é o seu coeficiente de autoindução L, cujo valor é dado pela expressão:
O coeficiente de autoindução é diretamente proporcional ao número de espiras N do enrolamento e ao fluxo ɸ que atravessa o núcleo e inversamente proporcional à corrente I que circula pelo fio da bobina. A força eletromotriz de autoindução gerada na indutância, quando o fluxo é variável, é diretamente proporcional ao valor de L.
A unidade do coeficiente de autoindução é o Henry (H) = 1 weber-espira / 1 ampere.
Também se utilizam dois submúltiplos do Henry: mili-henry (mH) = 10-3H e o micro-henry (µH) = 10-6H
A figura seguinte mostra as formas de representação simbólica de uma indutância ou indutor:
(As linhas paralelas indicam que o núcleo é de uma substância ferromagnética)
Conforme foi referido no capítulo anterior, e por analogia, os condensadores são conectados normalmente num circuito em paralelo com a fonte de alimentação, funcionam, então, como acumuladores eliminando e filtrando interferências. Mas este não é o caso dos indutores. Estes são normalmente colocados em serie num circuito, de forma semelhante às resistências, mas, no caso dos indutores, eles permitem uma excelente filtragem de ruídos e permitem a passagem da corrente sem qualquer problema.
A construção de um indutor é bastante simples e consiste normalmente num condutor enrolado em espiral. No interior da bobine poderá existir vários núcleos desde ar a um núcleo ferromagnético:
Comercialmente, para além da sua indutância (media em Henry), os indutores têm mais duas grandezas que os caracterizam, a sua resistência interna medida em Ohms e a corrente máxima que pode atravessar o indutor, medida em Amperes. Como as bobinas que constituem os indutores são construídas com fio condutor, normalmente fio de cobre isolado, a espessura do condutor dita o máximo de corrente que pode atravessar o mesmo.
É difícil mostrar como funciona um indutor na prática, mas existe uma forma que permite verificar o seu funcionamento.
Nos circuitos acima está representado um díodo Led que iremos abordar mais à frente, mas podemos entender um díodo como um componente que permite a circulação de corrente apenas num sentido (setas).
Estão representados dois circuitos, A e B, em que A está alimentado e B sem alimentação. Ao ser alimentado (circuito A), existe uma corrente que percorre o circuito do polo positivo para a o polo negativo (0V), um dos leds está no sentido correto (led vermelho) e o verde montado ao contrário. Neste caso, o led irá acender e fluirá uma corrente através da bobina (indutor) e do led vermelho. Ao desligarmos a alimentação, a energia presente na bobina irá percorrer no sentido inverso o led verde fazendo com que este se ilumine por breves instantes. Trata-se de uma montagem didática simples e serve apenas para comprovar o funcionamento da bobine. Deverá ser feita com baixa luminosidade porque a energia armazenada é muito pequena e o led verde irá acender apenas por breves instantes.
Neste capítulo ficamos com uma introdução aos indutores e ao seu funcionamento. Não deixe de acompanhar os próximos capítulos do curso.
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