Indutor

dispositivo elétrico passivo que armazena energia na forma de campo magnético
Indutor
Electronic component inductors.jpg

Tipos de indutores

Inductor button.svg

Símbolo

Tipo
componente elétrico (en)
componente eletrônico
One Port Circuit (d)
Características
Material

Um indutor é um dispositivo elétrico passivo que armazena energia na forma de campo magnético, normalmente combinando o efeito de vários loops da corrente elétrica.

O indutor pode ser utilizado em circuitos como um filtro passa baixa, rejeitando as altas frequências.[1][2]

Também costuma ser chamado de bobina, choke ou reator.

ConstruçãoEditar

Um indutor é geralmente construído como uma bobina de material condutor, por exemplo, fio de cobre. Um núcleo de material ferromagnético aumenta a indutância concentrando as linhas de força de campo magnético que fluem pelo interior das espiras. Indutores podem ser construídos em circuitos integrados utilizando o mesmo processo que é usado em chips de computador. Nesses casos, normalmente o alumínio é utilizado como material condutor. Porém, é raro a construção de indutores em CI's; eles são volumosos em uma pequena escala, e praticamente restritos, sendo muito mais comum o uso de um circuito chamado "gyrator", que utiliza um capacitor comportando-se como se fosse um indutor.[3]

Pequenos indutores usados para frequências muito altas são algumas vezes feitos com um fio passando através de um cilindro de ferrite.

IndutânciaEditar

Indutância é a grandeza física associada aos indutores, é simbolizada pela letra L, medida em henry (H), e representada graficamente por um fio helicoidal.[4] Em outras palavras é um parâmetro dos circuitos lineares que relaciona a tensão induzida por um campo magnético variável à corrente responsável pelo campo. A tensão entre os terminais de um indutor é proporcional à taxa de variação da corrente que o atravessa. Matematicamente temos:

 

onde:

u(t) é a tensão instantânea -> sua unidade de medida é o volt (V)
L é a indutância -> sua unidade de medida é o henry (H)
i(t) é a corrente instantânea -> sua unidade de medida é o ampere (A)
t é o tempo (s)

EnergiaEditar

A energia (medida em joules, no SI) armazenada num indutor é igual à quantidade de trabalho necessária para estabelecer o fluxo de corrente através do indutor e, consequentemente, o campo magnético. É dada por:

 

onde I é a corrente que circula pelo indutor.[5]

Em circuitos elétricosEditar

 
Indutores miniatura

Um indutor resiste somente a mudanças de corrente.[6] Um indutor ideal não oferece resistência para corrente contínua, exceto quando a corrente é ligada e desligada, caso em que faz a mudança de modo mais gradual. Os indutores reais são construídos a partir de materiais com condutividade elétrica finita, que atenua até mesmo a corrente direta. Materiais supercondutores não oferecem resistência a passagem de correntes elétricas contínuas, e suas aplicações implicam propriedades distintas para os indutores feitos deste tipo de material.

No geral, a relação entre a variação da tensão de acordo com o tempo u(t) através de um indutor com indutância L e a variação da corrente de acordo com o tempo i(t) que passa por ele é descrita pela equação diferencial:

 

Quando uma corrente alternada (CA) senoidal flui por um indutor, uma tensão alternada senoidal (ou força eletromotriz, Fem) é induzida. A amplitude da Fem está relacionada com a amplitude da corrente e com a frequência da senóide pela seguinte equação:

 

onde ω é a frequência angular da senóide definida em termos da frequência f por:

 

A reatância indutiva é definida por:

 

onde XLé a reatância indutiva medida em Ohms (medida de resistência), ω é a freqüência angular, f é a frequência em hertz, e L é a indutância.

A reatância indutiva é o componente positivo imaginário da impedância.

A impedância complexa de um indutor é dada por:

 

onde j é a unidade imaginária.

Análise de circuitosEditar

Os problemas de análise de circuitos, que resultam num sistema de equações lineares, nos quais se busca encontrar os valores de corrente e de variação de tensão para cada componente (incógnitas) são resolvidos por extensão dos problemas de circuitos com apenas fontes e resistores. Neste modelo estendido, a indutância e a capacitância são consideradas como resistências complexas[nota 1], que passam a se denominar impedância. Os resultados são interpretados na forma polar, sendo o ângulo do vetor encontrado interpretado como fase da corrente alternada ou tensão alternada.[7]

Redes de indutoresEditar

Cada indutor de uma configuração em paralelo possui a mesma diferença de potencial (tensão) que os demais. Para encontrar a indutância equivalente total (Leq):[8]

 
 

A corrente através de indutores em série permanece a mesma, mas a tensão de cada indutor pode ser diferente. A soma das diferenças de potencial é igual à tensão total. Para encontrar a indutância total:[9]

 
 

Fator QEditar

O fator Q de um indutor pode ser encontrado através desta fórmula, onde R é a resistência elétrica interna:

 

AplicaçõesEditar

Os indutores estão relacionados aos eletromagnetos em estrutura, mas são usados para um propósito diferente: armazenar energia em um campo magnético.

Por sua habilidade de alterar sinais CA, os indutores são usados extensivamente em circuitos analógicos e processamento de sinais, incluindo recepções e transmissões de rádio. Como a reatância indutiva   muda com a frequência, um filtro eletrônico pode usar indutores em conjunto com capacitores e outros componentes para filtrar partes específicas da frequência do espectro.

Dois (ou mais) indutores acoplados formam um transformador, que é um componente fundamental de qualquer rede elétrica nacional.[10]

Um indutor é normalmente usado como saída de uma fonte chaveada de alimentação. O indutor é carregado para uma fração específica da frequência de troca do regulador e descarregado pelo restante do ciclo. Esta relação de carrega/descarrega é o que reduz (ou impulsiona) a tensão de entrada para seu novo nível.

Indutor 3DEditar

O indutor 3D consolida a distribuição do campo magnético e o armazenamento de energia no espaço 3D - enquanto mantém a pouca impressão que se espera que caiba no chip. O indutor de microchip é capaz de dezenas de indução magnética no nível de militesla.[11]

Ver tambémEditar

Notas

  1. sendo que a impedância do capacitor é um imaginário negativo, o passo que a do indutor é um positivo.

Referências

  1. Brain, Marshall. «Como Funcionam os Indutores». UOL Ciência. Consultado em 1 de março de 2012. Arquivado do original em 7 de abril de 2012 
  2. «Indutor». Mundo Vestibular. Consultado em 3 de março de 2012 
  3. «Como Enrolar Pequenos Indutores». archiveweb. Consultado em 1 de março de 2012 
  4. Lima, Marcos. «Indutância» (PDF). Departamento de Física Matemática da USP. Consultado em 1 de março de 2012 
  5. Fernandes, Thelma Solange Piazza. «Elementos Armazenadores de Energia» (PDF). Setor de Tecnologia da Universidade Federal do Paraná. Consultado em 6 de março de 2012 
  6. Telles, Willian (9 de junho de 2006). «Indutores, Indutância e Transformadores». Amigo Nerd. Consultado em 3 de março de 2012 
  7. Kienitz, Karl Heinz (2010). Análise de Circuitos, um Enfoque de Sistemas (PDF) 2 ed. São José dos Campos - SP: Divisão de Engenharia Eletrônica do Instituto Tecnológico de Aeronáutica. 139 páginas. ISBN 9788587978172 
  8. «Associação em Paralelo de Indutores». Departamento de Telemática da Unicamp. Consultado em 7 de março de 2012 
  9. «Associação em Série de Indutores». Departamento de Telemática da Unicamp. Consultado em 7 de março de 2012 
  10. «indutor». Eletrônica Didática. Consultado em 2 de março de 2012 
  11. «3D inductor technology increases microchip capability». Tech Explorist (em inglês). 24 de janeiro de 2020. Consultado em 24 de janeiro de 2020 

Ligações externasEditar