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Componentes eletrônicos: Indutor, Notas de aula de Circuitos Elétricos

Introdução ao Indutor: Definição básica de um indutor como um componente eletrônico passivo. Indicação da capacidade de armazenar energia na forma de campo magnético. Estrutura Básica do Indutor: Descrição da estrutura comum de um indutor, geralmente um fio enrolado em uma bobina. Indicação da importância do núcleo magnético, quando presente, para aumentar a eficiência do indutor. Princípio de Funcionamento: Explicação do princípio de funcionamento do indutor, baseado na lei de Faraday da indução eletromagnética. Indicação de que uma variação de corrente elétrica através do indutor gera um campo magnético, que por sua vez gera uma tensão oposta. Indutância: Definição de indutância como a propriedade de resistir a mudanças na corrente elétrica. Unidade de medida da indutância em henrys (H).

Tipologia: Notas de aula

2023

Compartilhado em 23/09/2023

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gabriel-rodrigues-70h 🇧🇷

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INDUTOR
1. INTRODUÇÃO
Um indutor é uma peça eletrônica muito importante em circuitos elétricos. Ele ajuda a
armazenar energia em forma de um campo magnético, que é gerado por uma corrente
elétrica que passa por ele. A corrente elétrica que passa pelo indutor cria linhas de força
magnéticas em volta dele, que são concentradas no núcleo do indutor. O núcleo é feito de
um material ferromagnético, como aço, que ajuda a concentrar as linhas de força e
aumentar a capacidade de armazenamento de energia.
O indutor é feito de um material condutor, geralmente cobre, que envolve o núcleo. O
formato e o tipo de material do núcleo do indutor podem afetar a capacidade de
armazenamento de energia. Por exemplo, indutores com núcleo de ferrite são ideais para
circuitos de alta frequência, enquanto indutores com núcleo laminado são melhores para
circuitos de baixa frequência.
Indutores são usados em uma variedade de aplicações, incluindo transformadores,
inversores, fontes de alimentação, filtros de corrente elétrica e muito mais. Eles ajudam a
regular a corrente elétrica, proteger componentes elétricos, filtrar sinais elétricos indesejados
e ajudar a manter a qualidade da corrente elétrica.
Em resumo, um indutor é uma peça eletrônica muito importante que ajuda a
armazenar energia elétrica em forma de campo magnético. É feito de cobre e um material
ferromagnético e é usado em uma ampla variedade de aplicações elétricas para ajudar a
regulamentar a corrente elétrica.
A indutância é a capacidade de um indutor de armazenar energia em forma de
campo magnético. A grandeza física "Henry" é usada para representar o valor da indutância,
sendo que nos diagramas de circuitos ela é representada pela letra L. A quantidade de
trabalho necessário para criar o campo magnético pode ser expressa em Joules. Além
disso, é importante destacar a reatância indutiva, que é a resistência oferecida à corrente
alternada (AC) de acordo com a indutância da bobina e a frequência da corrente. A
reatância indutiva é calculada usando a seguinte fórmula: XL.
Tipos de indutores:
- Núcleo de Ar: são aqueles que não usam nenhum tipo de material no núcleo, então têm
uma indutância bem baixa, mas são muito usados em circuitos de altas frequências porque
não têm perdas por falta de núcleo.
- Núcleo Laminado: tem um núcleo feito de camadas de lâminas finas de aço-silício cobertas
por verniz. São usados em baixas frequências, como transformadores, e têm perdas
menores por causa da construção.
- Núcleo Ferromagnético: esses têm a vantagem de aumentar a indutância, concentrando o
campo magnético, mas o problema é que têm muitas perdas.
- Núcleo de Ferrite: são ótimos para circuitos de altas frequências porque têm baixas perdas,
Isso acontece porque são feitos de uma cerâmica ferromagnética e não condutora.
- Indutor Toroidal: é geralmente feito de ferrite e tem formato de rosca. Por isso, o campo
magnético tem um caminho fechado para circular, o que diminui as perdas e aumenta a
indutância.
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INDUTOR

1. INTRODUÇÃO

Um indutor é uma peça eletrônica muito importante em circuitos elétricos. Ele ajuda a armazenar energia em forma de um campo magnético, que é gerado por uma corrente elétrica que passa por ele. A corrente elétrica que passa pelo indutor cria linhas de força magnéticas em volta dele, que são concentradas no núcleo do indutor. O núcleo é feito de um material ferromagnético, como aço, que ajuda a concentrar as linhas de força e aumentar a capacidade de armazenamento de energia. O indutor é feito de um material condutor, geralmente cobre, que envolve o núcleo. O formato e o tipo de material do núcleo do indutor podem afetar a capacidade de armazenamento de energia. Por exemplo, indutores com núcleo de ferrite são ideais para circuitos de alta frequência, enquanto indutores com núcleo laminado são melhores para circuitos de baixa frequência. Indutores são usados em uma variedade de aplicações, incluindo transformadores, inversores, fontes de alimentação, filtros de corrente elétrica e muito mais. Eles ajudam a regular a corrente elétrica, proteger componentes elétricos, filtrar sinais elétricos indesejados e ajudar a manter a qualidade da corrente elétrica. Em resumo, um indutor é uma peça eletrônica muito importante que ajuda a armazenar energia elétrica em forma de campo magnético. É feito de cobre e um material ferromagnético e é usado em uma ampla variedade de aplicações elétricas para ajudar a regulamentar a corrente elétrica. A indutância é a capacidade de um indutor de armazenar energia em forma de campo magnético. A grandeza física "Henry" é usada para representar o valor da indutância, sendo que nos diagramas de circuitos ela é representada pela letra L. A quantidade de trabalho necessário para criar o campo magnético pode ser expressa em Joules. Além disso, é importante destacar a reatância indutiva, que é a resistência oferecida à corrente alternada (AC) de acordo com a indutância da bobina e a frequência da corrente. A reatância indutiva é calculada usando a seguinte fórmula: XL. Tipos de indutores:

  • Núcleo de Ar: são aqueles que não usam nenhum tipo de material no núcleo, então têm uma indutância bem baixa, mas são muito usados em circuitos de altas frequências porque não têm perdas por falta de núcleo.
  • Núcleo Laminado: tem um núcleo feito de camadas de lâminas finas de aço-silício cobertas por verniz. São usados em baixas frequências, como transformadores, e têm perdas menores por causa da construção.
  • Núcleo Ferromagnético: esses têm a vantagem de aumentar a indutância, concentrando o campo magnético, mas o problema é que têm muitas perdas.
  • Núcleo de Ferrite: são ótimos para circuitos de altas frequências porque têm baixas perdas, Isso acontece porque são feitos de uma cerâmica ferromagnética e não condutora.
  • Indutor Toroidal: é geralmente feito de ferrite e tem formato de rosca. Por isso, o campo magnético tem um caminho fechado para circular, o que diminui as perdas e aumenta a indutância.

figura 1. TIPOS DE INDUTORES

2. CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS Os materiais usados para a construção de indutores elétricos possuem características químicas moleculares que contribuem para a eficiência do dispositivo. Por exemplo, o aço tem alta permeabilidade magnética devido ao seu alto teor de ferro. O ferrite tem óxidos de ferro e magnésio, garantindo uma boa eficiência do campo magnético. O cobre é um ótimo condutor elétrico, garantindo uma boa condução de energia. Além disso, os materiais devem ser resistentes à temperatura para garantir que o dispositivo funcione adequadamente por longos períodos de tempo. 2.1 AÇO-SILÍCIO COBERTO COM VERNIZ O aço-silício coberto com verniz é comumente utilizado em indutores devido às suas seguintes características:

  • Alta permeabilidade magnética: O aço-silício tem uma alta permeabilidade magnética, o que significa que ele é capaz de conduzir facilmente o campo magnético, o que é importante para o desempenho de um indutor
  • Baixa permeabilidade dielétrica: O aço-silício tem uma baixa permeabilidade dielétrica, o que significa que ele não impede a passagem da corrente elétrica, o que é importante para a eficiência de um indutor.
  • Alta resistência mecânica: O aço-silício tem uma boa resistência mecânica, o que o torna resistente a deformações e danos físicos durante o uso.
  • Baixa perda dielétrica: O revestimento de verniz protege o aço-silício contra a corrosão e ajuda a manter a integridade da camada de enrolamento, o que reduz as perdas dielétricas e melhora a eficiência do indutor.
  • Boa estabilidade térmica: O aço-silício tem uma boa estabilidade térmica, o que significa que suas propriedades elétricas e magnéticas não são significativamente afetadas pelas variações de temperatura.

3. CONCLUSÃO

Indutores são componentes elétricos essenciais utilizados em uma ampla gama de aplicações, incluindo conversores de energia, sistemas de filtragem, dispositivos de armazenamento de energia e muito mais. O funcionamento de um indutor é baseado em princípios elétricos e magnéticos. Um indutor é basicamente uma bobina de fio condutor enrolada em torno de um núcleo magnético. Quando uma corrente elétrica flui através do fio, um campo magnético é gerado no núcleo. Esse campo magnético varia na intensidade e direção com a mudança da corrente elétrica. A variação da corrente elétrica gera uma força eletromotriz (EMF) oposta ao movimento da corrente, que pode ser medida em volts. Esse efeito é conhecido como auto-indução. O tipo de núcleo utilizado para um indutor pode ter uma influência significativa no seu desempenho. Os núcleos de ar são geralmente utilizados em indutores de alta frequência, pois são leves e oferecem uma resistência mínima ao campo magnético gerado. No entanto, os núcleos de metal, como aço-silício revestido por verniz, são mais utilizados em indutores de baixa frequência, pois possuem uma maior permeabilidade magnética. A estrutura molecular dos metais, como o aço-silício, é composta por átomos organizados em uma estrutura cristalina. A ligação química entre os átomos é estabelecida através de elétrons compartilhados, formando bandas de energia. Os elétrons na banda de condução são responsáveis pela condução da corrente elétrica através do material. Além disso, o fator de empacotamento dos átomos afeta a densidade do material e, consequentemente, sua resistividade elétrica.

4. REFERÊNCIAS HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física. 10. ed. vol. 3. Wiley,

NEWNHAM, R. E. Propriedades dos materiais. Oxford University Press, 1995. HELLMANN, W. C. Teoria da magnetismo. Wiley, 2005. MCKAY, S. K. C. Fundamentos do magnetismo. Wiley, 2014. MAGMAT TEC [Internet]. Núcleos de ferrite: um pouco de história, propriedades e aplicações. [acesso em 12 fev. 2023]. Disponível em: https://www.magmattec.com.br/materiais-magneticos-e-aplicacoes/nucleos-de-ferrite-um-pou co-de-historia-propriedades-e-aplicacoes. Luís Carlos Almeida Bastos de Pinho, Materiais Magnéticos e suas Aplicações [PDF], 2009, Repositório Aberto da Universidade do Porto, 10216/59887/1/000135917, https://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/59887/1/000135917.pdf [acesso em 11 fev. 2023]