Como funcionam os indutores

Introdução
Um indutor é um componente eletrônico muito simples, constituído por uma bobina de material condutor, por exemplo, fio de cobre. Entretanto, pode fazer algumas coisas bem interessantes devido às propriedades magnéticas de uma bobina.

Neste artigo, estudaremos os indutores e suas aplicações

Os fundamentos
Em um esquema elétrico, um indutor é mostrado da seguinte maneira:



Para entender como um indutor se comporta em um circuito, a figura é útil:


O que você observa na ilustração é uma bateria, uma lâmpada, uma bobina de fio em volta de um núcleo de ferro (amarelo) e um interruptor. A bobina de fio é um indutor. Se você leu Como funcionam os eletroímãs, talvez perceba que o indutor é um eletroímã.
Se tirasse o indutor do circuito, teria uma lanterna comum. Você fecha o interruptor e a lâmpada se acende. Com o indutor, o comportamento é completamente diferente.

A lâmpada é um resistor - a resistência cria calor para fazer o filamento na lâmpada brilhar (para mais detalhes, veja Como funcionam as lâmpadas). O fio na bobina tem muito menos resistência. Então, o que você espera quando liga o interruptor é que a lâmpada brilhe muito fracamente. A corrente deveria seguir o caminho de baixa resistência, através do indutor. Mas o que acontece é que quando você liga o interruptor, a lâmpada brilha intensamente e, na seqüência, fica mais fraca. Quando desliga o interruptor, a lâmpada brilha com intensidade e, então, desliga rapidamente.

A razão para esse comportamento estranho é o indutor. Quando a corrente começa a fluir pela bobina, esta tende a estabelecer um campo magnético. Enquanto o campo é estabelecido, a bobina inibe o fluxo da corrente. Uma vez que o campo esteja estabelecido, a corrente pode fluir normalmente através do fio. Quando o interruptor é desligado, o campo magnético da bobina mantém a corrente fluindo até que o campo seja nulo. Essa corrente mantém a lâmpada acesa por um período de tempo, mesmo que o interruptor esteja desligado. Em outras palavras, um indutor pode armazenar energia no seu campo magnético e tende a resistir a qualquer mudança na quantidade de corrente que flui através dele.

Henry
A capacidade de um indutor é controlada por quatro fatores:
o número de espiras (mais espiras significam maior indutância)
o material em que as bobinas são enroladas (o núcleo)
a área da seção transversal da bobina (mais área significa maior indutância)
o comprimento da bobina (uma bobina curta significa espiras mais estreitas - ou sobreposição - que significa maior indutância)
Um núcleo de ferro oferece ao indutor muito mais indutância do que o ar ou do que qualquer outro material ofereceria.

A unidade padrão da indutância é o henry. A equação para calcular o número de henries em um indutor é:

H = (4 * Pi * número de espiras * número de espiras * área da bobina * mu) / (comprimento da bobina * 10.000.000)

A área e o comprimento da bobina são definidos em metros. O termo mu é a permeabilidade do núcleo. O ar tem permeabilidade de 1, enquanto o aço pode ter uma permeabilidade de 2 mil.

Aplicações
Suponha que você pegue uma bobina, com talvez 2 metros de diâmetro, contendo cinco ou seis espiras. Você faz algumas canaletas na estrada e coloca as bobinas nelas. Você fixou um medidor de indução à bobina e verificou qual é a indução dela.

Agora, estacione um carro sobre a bobina e confira a indutância novamente. Ela será muito maior, devido ao grande objeto de aço posicionado no campo magnético da bobina. O carro estacionado sobre a bobina está agindo como o núcleo do indutor e a sua presença muda a indutância. A maioria dos sensores de semáforos usa uma bobina como essa. O sensor, constantemente, testa a indutância da bobina na rua e quando essa aumenta, ele sabe que existe um carro esperando.

Normalmente você usa uma bobina muito menor. Um intenso uso para indutores é juntá-los com capacitores para criar osciladores.