Auto-indução e indução mútua

EMF de auto-indução

Uma corrente variável sempre cria uma variável campo magnético, que por sua vez sempre causa CEM... A cada mudança de corrente na bobina (ou em geral no fio), ela mesma induz uma EMF de auto-indução.

Quando uma fem em uma bobina é induzida por uma mudança em seu próprio fluxo magnético, a magnitude dessa fem depende da taxa de mudança da corrente. Quanto maior a taxa de variação da corrente, maior a EMF da auto-indução.

A magnitude da fem da auto-indução também depende do número de voltas da bobina, da densidade de seu enrolamento e do tamanho da bobina. Quanto maior o diâmetro da bobina, o número de voltas e a densidade do enrolamento, maior o EMF de auto-indução. Essa dependência do EMF de auto-indução na taxa de variação da corrente na bobina, o número de suas voltas e dimensões é de grande importância na engenharia elétrica.

A direção da fem de auto-indução é determinada pela lei de Lenz. A EMF da auto-indução sempre tem uma direção na qual impede uma mudança na corrente que a causou.

Em outras palavras, a redução da corrente na bobina leva ao aparecimento de uma EMF de auto-indução direcionada na direção da corrente, ou seja, impedindo sua redução. Inversamente, à medida que a corrente aumenta na bobina, surge uma FEM de auto-indução, dirigida contra a corrente, ou seja, impedindo o seu aumento.

Não deve ser esquecido que, se a corrente na bobina não mudar, não ocorrerá nenhum EMF de auto-indução. O fenômeno da autoindução é especialmente pronunciado em um circuito contendo uma bobina com núcleo de ferro, pois o ferro aumenta significativamente o fluxo magnético da bobina e, conseqüentemente, a magnitude do EMF da autoindução quando ela muda.

Indutância

Assim, sabemos que a magnitude do EMF de auto-indução na bobina, além da taxa de variação da corrente nela, também depende do tamanho da bobina e do número de suas voltas.

Portanto, bobinas de design diferente na mesma taxa de mudança de corrente são capazes de auto-induzir fem de auto-indução de magnitude diferente.

A fim de distinguir as bobinas umas das outras por sua capacidade de induzir EMF de auto-indução em si mesmas, o conceito de bobinas indutivas, ou coeficiente de auto-indução, foi introduzido.

A indutância da bobina é uma quantidade que caracteriza a propriedade da bobina de induzir a EMF de auto-indução por si só.

A indutância de uma determinada bobina é um valor constante, independente da força da corrente que passa por ela e da taxa de sua variação.

Henry - esta é a indutância de tal bobina (ou fio) na qual, quando a força da corrente muda em 1 ampère em 1 segundo, surge um EMF de auto-indução de 1 volt.

Na prática, às vezes você precisa de uma bobina (ou bobina) que não tenha indutância. Nesse caso, o fio é enrolado em uma bobina, previamente dobrado duas vezes. Este método de enrolamento é chamado bifilar.

EMF de indução mútua

Sabemos que a EMF de indução em uma bobina pode ser causada não pelo movimento do eletroímã nela, mas pela alteração apenas da corrente em sua bobina. Mas o que, para causar um EMF de indução em uma bobina devido a uma mudança na corrente em outra, não é absolutamente necessário colocar um deles no outro, mas você pode organizá-los um ao lado do outro

E, neste caso, quando a corrente em uma bobina muda, o fluxo magnético alternado resultante penetrará (cruzará) as voltas da outra bobina e causará EMF nela.

A indução mútua permite conectar diferentes circuitos elétricos por meio de um campo magnético. Essa conexão é comumente chamada de acoplamento indutivo.

A magnitude da fem de indução mútua depende principalmente da taxa na qual a corrente na primeira bobina está mudando…. Quanto mais rápido a corrente muda, maior o EMF da indução mútua.

Além disso, a magnitude da indução mútua EMF depende da magnitude da indutância das duas bobinas e de sua posição relativa, bem como da permeabilidade magnética do ambiente.

Portanto, as bobinas, que são diferentes em sua indutância e arranjo mútuo e em diferentes ambientes, são capazes de induzir umas nas outras, diferentes em magnitude, EMFs de indução mútua.

Para ser capaz de distinguir entre diferentes pares de bobinas por sua capacidade de induzir mutuamente um EMF, o conceito de indutância mútua ou coeficiente de indução mútua.

A indutância mútua é indicada pela letra M. A unidade para sua medida, como a indutância, é o henry.

Um Henry é uma indutância tão mútua de duas bobinas que uma mudança na corrente em uma bobina de 1 ampère por 1 segundo causa uma fem de indução mútua igual a 1 volt na outra bobina.

A magnitude da indução mútua EMF é afetada pela permeabilidade magnética do ambiente. Quanto maior a permeabilidade magnética do meio através do qual o fluxo magnético alternado que conecta as bobinas é fechado, mais forte é o acoplamento indutivo das bobinas e maior o valor EMF da indução mútua.

O trabalho baseia-se no fenômeno da indução mútua em um dispositivo elétrico tão importante como um transformador.

O princípio de funcionamento do transformador

O princípio de operação do transformador é baseado em o fenômeno da indução eletromagnética e é o seguinte. Duas bobinas são enroladas no núcleo de ferro, uma delas conectada a uma fonte de corrente alternada e a outra a um dissipador de corrente (resistência).

Uma bobina conectada a uma fonte CA cria um fluxo magnético alternado no núcleo, que induz um CEM na outra bobina.

A bobina conectada à fonte CA é chamada de primário e a bobina à qual o consumidor está conectado é chamada de secundário. Mas como o fluxo magnético alternado penetra simultaneamente em ambas as bobinas, um EMF alternado é induzido em cada uma delas.

A magnitude da EMF de cada volta, como a EMF da bobina inteira, depende da magnitude do fluxo magnético que penetra na bobina e da taxa de sua variação.A taxa de variação do fluxo magnético depende apenas da frequência da corrente alternada contínua para uma determinada corrente. A magnitude do fluxo magnético também é constante para este transformador. Portanto, no transformador considerado, o EMF em cada enrolamento depende apenas do número de voltas nele.

A relação entre a tensão primária e a secundária é igual à relação entre o número de voltas dos enrolamentos primário e secundário. Essa relação é chamada fator de transformação (K).

Se a tensão da rede for aplicada a um dos enrolamentos do transformador, a tensão será removida do outro enrolamento, que é maior ou menor que a tensão da rede tantas vezes quanto o número de voltas do enrolamento secundário for maior ou menos.

Se uma tensão for removida do enrolamento secundário maior do que a fornecida ao enrolamento primário, esse transformador é chamado de elevador. Pelo contrário, se uma tensão for removida do enrolamento secundário, menor que o primário, esse transformador é chamado de abaixador. Cada transformador pode ser usado como elevador ou redutor.

A relação de transformação geralmente é indicada no passaporte do transformador como uma relação da maior tensão para a menor, ou seja, é sempre maior que um.