" A Terminologia Brasileira da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) define o transformador como: Um dispositivo que por meio da indução eletromagnética, transfere energia elétrica de um ou mais circuitos (primário) para outro ou outros circuitos (secundário), usando a mesma frequência, mas, geralmente, com tensões e intensidades de correntes diferentes."
Fonte: Transformador Ideal
Para entender o funcionamento de um transformador, primeiro é necessário compreender alguns conceitos da física. Anteriormente, alguns deles já foram explicados, como Indução e Campo Magnético, complementarmente, será introduzido rapidamente o conceito da Primeira Lei do Magnetismo (Lei de Faraday):
Fonte: Transformador Ideal
Conceitos Importantes
Para entender o funcionamento de um transformador, primeiro é necessário compreender alguns conceitos da física. Anteriormente, alguns deles já foram explicados, como Indução e Campo Magnético, complementarmente, será introduzido rapidamente o conceito da Primeira Lei do Magnetismo (Lei de Faraday):
O físico inglês Michael Faraday descobriu que uma força eletromotriz (f.e.m.) pode ser induzida em um circuito pelo fluxo do campo magnético variável que o atravessa. Em um transformador, essa é a equação que irá relacionar a f.e.m. em cada bobina com o número de espiras de cada uma delas. A equação matemática que a representa é:
Sendo ε a força eletromotriz, △𝜙 o fluxo magnético e △t o tempo.
O transformador
A estrutura física de um transformador é basicamente um núcleo de ferro com fios enrolados em dois de seus lados, com um deles conectado à um gerador, sendo formadas duas bobinas, uma primária de um lado e uma secundária do outro.
A imagem abaixo pode representar esquematicamente um transformador. Sendo as espiras vermelhas o primário, as verdes o secundário, a estrutura com formato de um paralelepípedo vazado o núcleo de ferro, o terminal verde o gerador e, por fim, o campo magnético as linhas pretas desenhadas no núcleo.
O funcionamento de um transformador é dado por uma indução mútua entre suas duas bobinas, a corrente do primário gera um campo magnético que atinge o interior do secundário, induzindo assim uma corrente no mesmo. Essa corrente induzida é calculada através da Lei de Faraday, que mostra que o campo magnético gerado pelo primário irá atingir o secundário, gerando assim, uma corrente no mesmo. Se a quantidade de espiras for maior no primário, teremos maiores tensões e menores correntes na bobina do mesmo, já se tiverem mais espiras no secundário, acontecerá o oposto.
Conhecendo as equações da Lei de Faraday é possível calcular a força eletromotriz em cada bobina, sendo a f.e.m. de cada bobina igual à f.e.m. em cada espira multiplicada pelo número de espiras dela. Matematicamente:
Igualando as equações I e II, temos:
Assim encontramos a relação entre a força eletromotriz em cada bobina e o número de espiras da mesma.
É perceptível que um transformador pode ser utilizado tanto para abaixar, como para aumentar uma tensão, assim, a escolha da quantidade maior de espiras no primário e no secundário deve ser arbitrária, de acordo com cada necessidade.
No caso da Bobina de Tesla, é possível perceber a presença de dois transformadores, o primeiro é um transformador que elevará a tensão de 110V ou 220V para um valor da ordem de KV, dependendo da necessidade do projeto, aqui será considerado um valor próximo à 15KV. O segundo transformador será a própria Bobina de Tesla em funcionamento.
Referências Bibliográficas:
HALLIDAY, D; RESNICK, R; WALKER, J. Fundamentos de física, volume 3. 8ª. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009. 398 p.
Princípio do Funcionamento do Transformador. Disponível em:
<http://www.feis.unesp.br/> Acesso em: 16 de abr. de 2016
Lei dos transformadores e seu princípio de funcionamento. Disponível em:
< http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/ > Acesso em: 16 de abr. de 2016
Transformador Ideal. Disponível em:
Todas as imagens nesta publicação são de autoria do próprio grupo.
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