1. Tensão induzida
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Faça duas bobinas improvisadas em fio
isolado ( porquê isolado?) com alguns cm de diâmetro e
algumas dezenas de espiras. Pode fixar o conjunto com fita gomada ou
um pedaço de fio.
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Quando percorrida por corrente alternada uma das espiras vai gerar
um campo magnético variável: para isso pode ser
alimentada pelo gerador
de funções. (Não use frequências
baixas porque para estas o gerador vê um curto-circuito,
prejudicando o andar de saída do equipamento.)
A outra bobina será receptora de uma forç: a
electromotriz induzida é de valor significativo, se estiver
na vizinhança da primeira. Esta f.e.m pode ser medida, p. ex.
num dos canais do osciloscópio, na figura por comodidade
representado por um voltímetro.
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| Este conjunto de duas bobinas, forma um
transformador: a bobina geradora será o chamado primário
e a receptora o secundário. Em geral num transformador o primário
e secundário estão o mais próximos possível,
para permitir transferir toda a energia dum enrolamento para o
outro, minimizando a dispersão |
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| 2. Efeito de bobinas em várias
posições |
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Podemos experimentar movimentar a bobina receptora entre as duas
posições : dois planos paralelos ou dois planos
perpendiculares.
Podemos ver que numa destas posições a tensão
induzida tem um valor praticamente nulo.
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Na foto as duas bobinas situam-se em planos
perpendiculares.
Nesta posição relativa, a tensão induzida é
máxima ou mínima? |
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| 2.1 Obs: Leitura correcta no
osciloscópio. |
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| Podemos ainda verificar se quando se
invertem as ligações, a tensão induzida vem ou
não em oposição de fase. Para tal use o
osciloscópio. Qual o erro de medida que pode ser cometido? |
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Pode fazer um transformador para alta frequência
com este fio torcido. Como ligar as pontas?
Baseado nos fenómenos apresentados idealize uma aplicação
para o par torcido. |
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3. Número
de espiras
Nos transformadores convencionais a frequência aplicada, é
a da rede ou seja 50Hz e têm em geral um número de
espiras elevado ( muitas centenas ou alguns milhares de espiras ) .
Se a frequência fôr mais elevada podemos reduzir o número
de espiras. Por isso neste ensaio, (em que é prático
usar poucas espiras), usamos alta frequência.
Para diminuir o número de espiras, aumenta-se a
permebilidade magnética do meio, ou seja usa-se um núcleo
especial.
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Núcleo de transformador com bobina de enrolamento primário.
Basta enrolar mais uma bobina e o dispositivo passa funcionar
como um transformador. |
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Núcleo toroidal de transformador.
Faça um gráfico do valor da tensão
induzida em função do número de espiras e
verifique que :
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Símbolo do transformador:
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em que e1 e e2
são o valores eficazes das tensões nos diversos secundários,
medidas em vazio (resistência de carga infinita) e n1
e n2 o respectivo número de espiras |
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4. Resistência interna
Haver tensão de valor significativo no secundário,
pode ser importante em muitos circuitos. Mas nos circuitos em que se
pretende transmitir potência interessa também que a
resistência interna seja suficientemente baixa, ou seja que o
dispositivo tenha "capacidade" de fornecer corrente com o
valor de tensão requerido pela aplicação em
causa. Pretendemos em geral, que não haja uma queda de tensão
significativa para o consumo de corrente pretendido. Dito de outro
modo, precisamos dum gerador de tensão que se aproxime do
ideal ou seja que tenha uma resistência interna nula.
Para avaliar o valor da resistência interna, podemos
colocar uma resistência de carga em paralelo com a saída
e medir de novo a tensão.
Com mais 3 ou 4 valores poderemos traçar um gráfico
aproximado. A partir deste podemos determinar o
esquema equivalente
aproximado: a tensão em vazio bem como a resistência
interna, a partir da queda de tensão e da corrente, supondo
numa primeira aproximação, que o circuito é
resistivo puro.
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5. Demonstração dum Transformador
Link:
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/transformer/
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| 6. Aspecto de transformadores
comerciais |
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| Face superior e inferior dum
transformador de 4VA encapsulado em resina com pinos para montagem
em circuito impresso. |
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7. Aplicações dos transformadores
São usados em geral no transporte de energia: p. ex.
http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/transfo1.html
Em baixa frequência , (50Hz), os transformadores são
usados na quase maioria das fontes de alimentação
ditas lineares.
Em alta frequência, são usados em fontes de
alimentação de comutação ("switching")
, por exemplo nos computadores e monitores de vídeo
convencionais.
8: Aplicação interessante da
teoria do transformador:
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/detector/
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