Como funciona o indutor?

Um indutor nada mais é do que um fio isolado enrolado firmemente em torno de um núcleo magnético. O núcleo pode ser de material ferromagnético ou plástico ou, em alguns casos, oco (ar). Isto se baseia no princípio de que o fluxo magnético se desenvolve em torno do condutor que transporta corrente. Se você conhece capacitores, estará familiarizado com o fato de que os capacitores armazenam energia armazenando cargas iguais e opostas em suas placas. Da mesma forma, um indutor armazena energia na forma de um campo magnético que se desenvolve ao seu redor. Os indutores respondem de maneira diferente a CA e CC. Mas antes de nos aprofundarmos em "como funcionam os indutores". Vejamos sua estrutura e características.

Estrutura do indutor:

Os indutores são muito simples de construir a partir de todos os outros componentes usados ​​na eletrônica. Este é um guia para fazer um indutor simples. Apenas um fio isolante e um material de núcleo magnético são necessários para envolver a bobina. Um núcleo magnético nada mais é do que um material enrolado em fios, como mostra a imagem acima. Existem diferentes tipos de indutores dependendo do material do núcleo utilizado. Alguns materiais de núcleo comuns usados ​​são ferro, ímãs de ferro, etc. Além do tipo de material de núcleo, ele também vem em diferentes tamanhos e formatos, incluindo cilindro, haste, Torode e folha. Em contraste, existem indutores sem qualquer núcleo magnético físico. Eles são chamados de indutores ocos ou indutores ocos. O núcleo magnético desempenha um papel importante na alteração da indutância do indutor.

Como funciona o indutor

Comecemos afirmando o fato de que “o fluxo magnético será produzido em um condutor que transporta corrente”. Da mesma forma, quando uma corrente elétrica passa por um indutor, cria um fluxo magnético ao seu redor. Em outras palavras, a energia aplicada ao indutor é armazenada na forma de fluxo magnético. O fluxo magnético se desenvolverá na direção oposta ao fluxo da corrente. O indutor é, portanto, resistente a mudanças repentinas na corrente que flui através dele. Essa capacidade dos indutores é chamada de indutância, e cada indutor terá alguma indutância. Isto é dado pelo símbolo L e em unidades de Henry.

A indutância do indutor depende do formato da bobina, do número de voltas do enrolamento do núcleo magnético, da área do núcleo magnético e da permeabilidade do material do núcleo magnético. A indutância do indutor é dada pela seguinte fórmula

L = μN2A/L

L - Indutância da bobina

μ - Permeabilidade do material do núcleo

A - Área da bobina (m2)

N - Número de voltas em uma bobina

l - Comprimento médio da bobina (m)

Indutores em circuitos AC:

Conforme mencionado anteriormente, os indutores agem de maneira diferente das fontes de sinal CA e CC. Quando um sinal CA é aplicado a um indutor, ele cria um campo magnético que varia com o tempo porque a corrente que produz o próprio campo magnético varia com o tempo. De acordo com a lei de Faraday, este fenômeno cria uma tensão autoindutiva no indutor. A tensão auto-induzida é expressa por VL. Na verdade, as tensões geradas em ambas as extremidades do indutor atuam no sentido oposto às correntes que lhes resistem. A tensão em ambas as extremidades do indutor é dada pela seguinte fórmula

VL =L di/dt

VL - Tensão autoinduzida

di/dt - Mudança na corrente em relação ao tempo

Se uma corrente de 1 ampere flui através de um indutor Henry em relação a 1 segundo, ela será gerada no indutor

"v. Agora você pode ver como a corrente que flui através do indutor afeta a tensão gerada em ambas as extremidades. A tensão resultante é o oposto da corrente que flui através do indutor.

VI características dos indutores:

Vamos nos referir à curva característica VI do indutor para entender melhor os conceitos acima. À medida que um ciclo positivo do sinal CA passa pelo indutor, a corrente aumenta. Sabemos que o indutor odeia mudanças de corrente, por isso produz uma tensão induzida contra a corrente que a causa. Você pode observar isso em 0 grau na figura acima, onde a tensão induzida será máxima quando a corrente começar a subir. Quando a corrente atinge o seu máximo, a tensão induzida torna-se negativa na tentativa de evitar que a corrente diminua.

Este ciclo se repete, e pela figura acima podemos observar que a tensão induzida gerada no indutor atuará na variação da corrente que flui através dele. Aqui, diz-se que a tensão e a corrente estão defasadas em 90 graus. Assim, através de sinais de corrente alternada, o indutor armazena e libera energia na forma de campo magnético em um ciclo contínuo.

Indutores em um circuito de corrente contínua:

Agora entendemos como os indutores funcionam com fontes de sinal CA. Vamos ver como ele reage quando usado com uma fonte de sinal DC. Lembre-se de que a fórmula para a tensão induzida em ambas as extremidades do indutor é dada pela seguinte fórmula

VL =L di/dt

Ao usar uma fonte de sinal DC, a mudança na corrente em relação ao tempo será zero, resultando em tensão induzida zero em ambas as extremidades do indutor. Simplificando, em um circuito de corrente contínua, o indutor se comporta como um simples fio comum e seu fio gera alguma resistência. No entanto, há mais quando se utiliza um indutor com fonte de sinal CC em um circuito real. Em um circuito real, a corrente leva muito pouco tempo para atingir seu máximo a partir de zero. Neste momento, haverá uma tensão induzida em ambas as extremidades do indutor, que será um máximo negativo quando a corrente começar a passar de zero ao seu máximo. Quando a corrente atinge um estado CC estável, a tensão induzida cai drasticamente para zero e se torna obsoleta. Quando usado com uma fonte de sinal DC, o indutor exibirá picos de tensão induzidos de curto alcance.

Reatância Indutiva:

Outra coisa importante a saber sobre indutores é a reatância. Esta é a característica de resistência de componentes como capacitores e indutores a sinais elétricos CA. A reatância mostrada pelo indutor é chamada de reatância indutiva e é dada pela fórmula

XL=2πFL

A partir da fórmula pode-se inferir que a reatância aumenta à medida que a frequência do sinal CA aumenta, tendo em mente que o indutor odeia mudanças de corrente, por isso apresenta maior reatância para sinais de alta frequência. Quando a frequência está próxima de zero ou o sinal DC passa, a reatância torna-se zero, assim como o condutor através do qual passa o sinal de entrada.