energia indutiva

A energia do indutor (W) é a energia do campo magnético gerado pela corrente elétrica I que flui através do fio desta bobina. A principal característica da bobina é sua indutância L, ou seja, a capacidade de criar um campo magnético quando uma corrente elétrica passa por seu condutor. Cada bobina tem sua própria indutância e forma, portanto, o campo magnético para cada bobina será diferente em magnitude e direção, mesmo que a corrente seja exatamente a mesma.

Dependendo da geometria de uma determinada bobina, das propriedades magnéticas do meio dentro e ao redor dela, o campo magnético criado pela corrente transmitida em cada ponto considerado terá uma certa indução B, bem como a magnitude do fluxo magnético Ф - também será determinado para cada uma das áreas consideradas S.

Se tentarmos explicar de forma bastante simples, então a indução mostra a intensidade da ação magnética (relacionada com a potência do ampere), que é capaz de exercer um determinado campo magnético em um condutor de corrente colocado nesse campo, e o fluxo magnético significa como a indução magnética é distribuída sobre a superfície em consideração.Assim, a energia do campo magnético da bobina com a corrente está localizada não diretamente nas voltas da bobina, mas no volume do espaço em que existe o campo magnético, que está associado à corrente da bobina.

O fato de o campo magnético da bobina de corrente ter energia real pode ser descoberto experimentalmente. Vamos montar um circuito no qual conectamos uma lâmpada incandescente em paralelo com uma bobina de núcleo de ferro. Vamos aplicar uma tensão constante de uma fonte de energia à bobina da lâmpada. Uma corrente será imediatamente estabelecida no circuito de carga, fluirá pela lâmpada e pela bobina. A corrente através da lâmpada será inversamente proporcional à resistência de seu filamento, e a corrente através da bobina será inversamente proporcional à resistência do fio com o qual está enrolada.

Se agora você abrir repentinamente o interruptor entre a fonte de alimentação e o circuito de carga, a lâmpada mudará brevemente, mas de forma bastante perceptível. Isso significa que quando desligamos a fonte de energia, a corrente da bobina correu para a lâmpada, o que significa que na bobina havia essa corrente, havia um campo magnético ao seu redor e, no momento em que o campo magnético desapareceu, um EMF apareceu na bobina.

Este EMF induzido é chamado de EMF auto-induzido porque é direcionado pelo próprio campo magnético da bobina com uma corrente na própria bobina. O efeito térmico Q da corrente neste caso pode ser expresso pelo produto dos valores da corrente que estava instalada na bobina no momento da abertura da chave, a resistência R do circuito (bobina e fios da lâmpada ) e a duração do tempo de desaparecimento atual t.A tensão desenvolvida na resistência do circuito pode ser expressa em termos da indutância L, da impedância do circuito R e também levando em consideração o tempo de desaparecimento da corrente dt.

Vamos agora aplicar a expressão para a energia da bobina W a um caso particular - um solenóide com um núcleo tendo uma certa permeabilidade magnética que é diferente da permeabilidade magnética do vácuo.

Para começar, expressamos o fluxo magnético F através da área da seção transversal S do solenóide, o número de voltas N e a indução magnética B ao longo de todo o seu comprimento l. Vamos primeiro registrar a indutância B através da corrente de loop I, o número de loops por unidade de comprimento n e a permeabilidade magnética do vácuo.

Vamos então substituir aqui o volume do solenóide V. Encontramos a fórmula para a energia magnética W, e podemos tirar dela o valor w - a densidade de volume da energia magnética dentro do solenóide.

James Clerk Maxwell uma vez mostrou que a expressão para a densidade de volume da energia magnética é verdadeira não apenas para solenóides, mas também para campos magnéticos em geral.