Indutância mútua
![]() |
Você já viu um transformador de energia em um poste? Ou que tal um adaptador AC? Talvez você tenha usado uma chave transponder de carro ou mesmo uma escova de dentes elétrica? De qualquer forma, aposto que você respondeu ‘sim’ a pelo menos uma dessas perguntas, o que é um ponto importante. Usamos um fenômeno conhecido como indutância mútua diariamente, mesmo sem saber. Vamos explorar a indutância mútua em maiores detalhes para que possamos entender como ela é usada em todos os tipos de dispositivos do dia a dia.
A capacidade de um condutor de corrente de induzir uma voltagem em outro condutor por meio de um campo magnético mútuo é conhecida como indutância mútua . Quando uma corrente elétrica alternada flui através de um fio, ela cria um campo magnético alternado ao redor do fio. Se enrolarmos esse fio na forma de uma bobina, podemos concentrar o campo magnético no centro da bobina e torná-lo muito mais forte. Chamaremos isso de bobina primária. Agora, se trouxéssemos uma bobina secundária de fio com o mesmo número de voltas em estreita proximidade, o campo magnético alternado induziria uma voltagem aproximadamente igual à da bobina primária.
Transformadores
A essa altura, você deve estar se perguntando por que faríamos tanto esforço apenas para obter a mesma tensão em ambas as bobinas. Um dos motivos é que as bobinas não precisam estar fisicamente conectadas para transferir energia. Isso tem alguns aplicativos úteis que veremos um pouco mais tarde. Outra razão é que podemos alcançar uma tensão diferente na bobina secundária simplesmente mudando o número de voltas.
Por exemplo, se a bobina secundária tiver o dobro de voltas da bobina primária, a tensão induzida será duas vezes maior. Por outro lado, se a bobina secundária tiver metade do número de voltas da bobina primária, a tensão induzida será a metade. Como podemos ver, a relação de tensão entre as duas bobinas é a mesma que a relação de espiras. O dispositivo que descrevemos aqui é chamado de transformador porque transforma uma tensão em outra.
![]() |
Tirar uma tensão mais alta de um transformador do que aquela que colocamos pode parecer que estamos obtendo algo por nada, mas precisamos olhar o que acontece com a corrente e a energia também. Quando se trata de transformadores, a tensão e a corrente estão inversamente relacionadas. Em outras palavras, se a tensão secundária é o dobro da tensão primária, a corrente secundária será a metade da corrente primária.
Por causa dessa relação, a potência, que é o produto da corrente e da tensão, é a mesma entrando e saindo do transformador. De certa forma, um transformador é semelhante a uma alavanca usada para mover um objeto realmente pesado. Enquanto sua pequena força em uma extremidade se transforma em uma grande força na outra extremidade, seu grande movimento também é reduzido a um pequeno movimento na mesma quantidade. No mundo natural, sempre há uma compensação que nos impede de obter algo por nada.
Para que a indutância mútua ocorra, o campo magnético deve estar sempre mudando. No início de nossa discussão, especificamos que a bobina primária de nosso transformador estava conectada a uma fonte de corrente alternada, que produzia um campo magnético alternado. Se, em vez disso, conectássemos a bobina primária a uma fonte de corrente contínua, como uma bateria, o campo magnético seria constante e imutável. Uma vez que um campo imutável não pode induzir uma tensão na bobina secundária, os transformadores não funcionam com corrente contínua. A corrente alternada é muito mais adequada para uso com transformadores, o que é um grande motivo pelo qual ela é usada para transmissão de energia de longa distância, como falaremos a seguir.
Aplicações de indutância mútua
![]() |
Os transformadores são uma das aplicações mais importantes da indutância mútua e podem ser encontrados dentro e fora de casa. Vejamos como eles são usados para enviar eletricidade da usina para sua casa. Para minimizar a perda de energia nas longas linhas de transmissão, é necessário transmitir a eletricidade em tensões muito altas, muitas vezes acima de 700.000 volts! Os geradores da usina geram tensões muito mais baixas, então a eletricidade deve ser enviada por um transformador elevador antes de ser enviada para sua casa.
Um transformador elevador simplesmente tem mais voltas na bobina secundária do que na bobina primária, portanto, a tensão de saída é mais alta. Assim que a eletricidade chega perto de sua casa, ela é enviada por meio de uma série de transformadores abaixadores para que você não tenha 700.000 volts saindo das tomadas elétricas de sua casa. Como você deve ter adivinhado, um transformador abaixador tem mais voltas de fio na bobina primária do que na secundária, o que resulta em uma tensão de saída mais baixa. Dentro de nossas casas, muitas vezes usamos transformadores abaixadores adicionais para fornecer as tensões mais baixas necessárias para a maioria de nossos dispositivos eletrônicos.
Outra aplicação importante da indutância mútua é alimentar dispositivos sem uma conexão física. Os carregadores de bateria sem fio costumam ser usados para carregar pequenos aparelhos eletrônicos de banheiro, como escovas de dente e barbeadores, porque não há contatos expostos que possam causar choque próximo à água. A base de carregamento contém a bobina primária, que produz um campo magnético variável, e a bateria contém a bobina secundária, que carrega as baterias com a tensão induzida.
![]() |
Alguns dispositivos são alimentados por indutância mútua porque são muito pequenos para baterias ou então você nunca precisa trocar a bateria. Por exemplo, a maioria das chaves do carro contém um pequeno transponder que faz parte do sistema antifurto do carro. Quando a chave é inserida na ignição, uma bobina primária próxima no painel pulsa um campo magnético que induz uma tensão em uma bobina secundária na cabeça da chave. A tensão alimenta um microchip, que transmite um sinal ao carro que permite a partida do motor. O uso de indução mútua permite que a chave seja alimentada remotamente, sem a necessidade de baterias.
Resumo da lição
Indutância mútua é a capacidade de um condutor de corrente de induzir uma voltagem em outro condutor por meio de um campo magnético mútuo. A indutância mútua nos permite transmitir energia elétrica sem contato físico entre os condutores.
Ele também permite que uma tensão seja transformada em outra tensão em um dispositivo conhecido como transformador. Dentro deste dispositivo, a bobina primária, conectada a uma fonte de corrente alternada, induz uma tensão na bobina secundária. A relação de tensão entre as bobinas primária e secundária é igual à relação das espiras em cada bobina.
A corrente está inversamente relacionada à tensão, de modo que a energia que entra no transformador é a mesma que sai do transformador. A corrente contínua não produz um campo magnético variável e, portanto, não funciona com transformadores. Esta é uma razão significativa pela qual a corrente alternada é usada para transmissão de energia de longa distância.
Definições e termos associados
![]() |
Termos | Definições / Explicações |
---|---|
Indução Mútua | capacidade de um condutor de corrente de induzir uma tensão em outro condutor |
Transformador | um dispositivo que aloja a bobina primária que está conectada à fonte de corrente alternada |
Relação de tensão | é igual à razão de voltas nas bobinas primária e secundária |
Atual | inversamente relacionado; a energia que entra em um transformador é a mesma que sai |
Resultados de Aprendizagem
A compreensão desta lição permitirá que você faça o seguinte com precisão:
- Definir indução mútua
- Descreva a necessidade de transformadores para transportar a corrente de energia
- Calcule a relação de tensão com base no número de voltas nas bobinas de um lado ou do outro