A estrutura básica de um indutor é enrolar os fios em forma de bobina, que pode converter energia elétrica em energia magnética e armazená-la dentro do indutor. A energia magnética acumulada é determinada pelo valor da indutância do indutor, e a unidade do valor da indutância é Henry (H).
2. A estrutura básica da indutância
O indutor mais básico é um indutor que enrola os fios em forma de bobina, com terminais externos em ambas as extremidades do fio. Nos últimos anos, uma grande proporção de indutores foi fabricada enrolando fios em torno de núcleos magnéticos.
O valor da indutância de um indutor pode ser calculado usando a seguinte fórmula:
3. Símbolo para indutância
tipo |
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Indutor (sem núcleo magnético) |
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Indutor (núcleo de ferro)
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4.1 Tensão CC
Conforme mostrado no diagrama do circuito, quando a chave é fechada e uma tensão CC é aplicada ao indutor, a corrente fluirá para o indutor. À medida que a corrente flui para o indutor (enrolamento), o feixe magnético gerado também mudará e uma força eletromotriz (força eletromotriz induzida) será gerada no indutor. Basicamente, um indutor é um enrolamento separado, por isso é chamado de “autoindutância”. Essa força eletromotriz é gerada no sentido oposto da corrente, dificultando o aumento da corrente. Pelo contrário, uma vez desligada a chave e a corrente começar a diminuir, o indutor impedirá que a corrente diminua.
A corrente (IL) representa a seguinte situação: quando a chave é fechada, a corrente fluirá para fora, mas devido à obstrução do aumento da corrente da força eletromotriz, a corrente aumentará em uma determinada constante de tempo. Após o aumento, dependerá do componente de resistência e haverá uma corrente constante fluindo. Uma vez aberta a chave, a corrente diminuirá, mas se tornará zero em um determinado tempo constante da mesma maneira.
A tensão (VL) representa a força eletromotriz do indutor quando a chave é fechada e quando é aberta. Conforme mostrado na fórmula, a taxa de variação entre a força eletromotriz gerada no indutor e a corrente (Δ I/ Δ t) é diretamente proporcional.
Conforme mostrado na forma de onda da corrente agora há pouco, quando a chave é fechada, a corrente aumentará lentamente, de modo que a força eletromotriz aumentará apenas até a tensão da fonte de alimentação. Quando a chave é desligada, a corrente é cortada instantaneamente, resultando em uma diminuição acentuada da corrente e um aumento na taxa de mudança por unidade de tempo em comparação com quando a chave é ligada, resultando em uma força eletromotriz maior.
Além disso, quando a chave é desconectada, a corrente não se torna instantaneamente zero porque há uma corrente de descarga fluindo pelos terminais da chave devido à alta tensão gerada pela indutância.
A razão pela qual uma força eletromotriz tão elevada pode ser gerada é porque, como mencionado no início do "chamado indutor", o indutor é capaz de converter energia elétrica em energia magnética e armazená-la dentro do indutor. A energia acumulada pode ser representada pela seguinte equação, que é diretamente proporcional à magnitude do valor da indutância.
Tensão CA
A descrição acima descreve que a magnitude da força eletromotriz gerada no indutor é diretamente proporcional à taxa de variação da corrente que flui para o indutor, que também é a mesma nas formas de onda CA.
(1) Em primeiro lugar, quando a corrente sobe de zero, a taxa de variação da corrente é maximizada, resultando num aumento na tensão. No entanto, a tensão diminui à medida que a corrente aumenta e, no ponto em que a corrente atinge o seu máximo (a taxa de variação da corrente é zero), a tensão torna-se zero.
(2) Quando a corrente começa a diminuir do seu valor máximo, uma tensão negativa é gerada, e quando a corrente chega a zero (a taxa de variação da corrente é a máxima), a tensão é a mais baixa.
Para as áreas de (3) e (4), aplica-se a mesma situação.
Ao observar as formas de onda de corrente e tensão, se a forma de onda da corrente for uma onda senoidal, então a forma de onda de tensão também será uma onda senoidal. Além disso, pode-se esclarecer que a forma de onda da corrente se desvia 1/4 de ciclo em comparação com a forma de onda da tensão (o atraso de fase da corrente é de 90°).
Em resposta à grande mudança na corrente, haverá uma tensão maior, e também pode ser entendido que quanto maior a taxa de mudança na corrente, maior será o aumento da tensão em altas frequências.
No entanto, a tensão real do indutor é igual à tensão da fonte de alimentação CA. Portanto, se considerarmos a tensão como referência, pode-se dizer que a corrente que flui através dela diminui quando a frequência aumenta a uma tensão constante.
Ou seja, quanto maior a frequência durante a comunicação, menos facilmente a corrente flui e o indutor atua como um resistor.
Chamamos isso de indutância de uma bobina (Ω). A impedância e a corrente que flui podem ser representadas pela seguinte equação.
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