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Indutor com corrente é interrompido! O que acontece a seguir?

Professor, ainda envolvendo espiras: caso tu tenhas um indutor carregado e desconecte os terminais dele ao MESMO TEMPO, o que iremos observar no caso de um indutor ideal e no caso de um indutor real? Essa dúvida foi motivo de discussão ferrenha na mesa de uma pizzaria em Recife com D… .

OBSERVAÇÃO: Esta mensagem me foi encaminhada por um estudante de Engenheria Elétrica que tinha sido meu aluno em Física Geral III.

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

Um indutor “carregado”, isto é, no qual há uma corrente elétrica, é um RESERVATÓRIO DE ENERGIA MAGNÉTICA. A interrupção brusca da alimentação do indutor leva a que a corrente rapidamente seja extinta. Entretanto uma corrente elétrica NUNCA pode instantaneamente ser suprimida pois sempre há energia magnética associada a ela e esta energia necessita de um tempo para ser convertida em outras formas de energia. Assim sendo QUALQUER circuito real possui alguma autoindutância (ou simplesmente indutância), determinando que se a corrente sofre alterações, ocorra força eletromotriz autoinduzida, tanto maior quanto mais rapidamente a corrente varie.

Muitas vezes se despreza consistentemente a indutância e se trata os circuitos como se fossem puramente resistivos, ou puramente capacitivos. Entretanto um circuito real SEMPRE possui TODAS estas propriedades (resistivas, capacitivas e indutivas).

Surpreendentemente em bons textos de Física Geral a indutância é esquecida (ou nem é lembrada) em circunstâncias em que ela NÃO pode ser desconsiderada, implicando em insanáveis inconsistências do modelo . É o caso, por exemplo, do problema sobre que abordamos no artigo O MOVIMENTO DE UMA ESPIRA CONDUTORA PERFEITA ATRAVÉS DE UM CAMPO MAGNÉTICO ESTACIONÁRIO E UNIFORME, encontrado no Research Gate  ou em  http://www.if.ufrgs.br/~lang/Textos/Mov_espira.pdf .

Quando se interrompe a alimentação de um indutor por se abrir uma chave, a corrente transitoriamente acontece através da chave aberta graças à alta tensão decorrente da fem induzida, tornando o ar entre os contatos da chave condutor. A energia magnética é então dissipada e é possível se perceber uma centelha elétrica. Sempre demonstro este efeito em aula alimentando uma bobina de 500 espiras em uma fonte de baixa tensão e depois interrompendo a alimentação; a abertura da chave é seguida de uma forte centelha entre os seus terminais.

Se pudesses evitar o centelhamento então a característica capacitiva desse sistema preponderaria, levando a uma oscilação, isto é, a ocorrência de uma corrente alternada. Ou seja, como NÃO existe um indutor puro, não seria o sistema apenas um circuito L ou RL mas se tonaria LC ou RLC. Então, o indutor acabaria por “descarregar”, seja pelo efeito Joule, seja pela irradiação de ondas eletromagnéticas.

Mesmo em vácuo é possível a descarga através da chave aberta pois a ocorrência de um campo elétrico com intensidade da ordem de 10^8 V/m (cerca de duas ordens de grandeza superior à rigidez dielétrica do ar a 1 atm) produz “emissão fria”, isto é, arranca elétrons do metal, permitindo a existência de uma corrente transitória através da chave aberta.

Finalmente, sistemas com grande indutância NÃO podem ter a sua alimentação bruscamente interrompida pois a energia magnética a ser dissipada é grande, podendo ocasionar graves avarias em partes do circuito.

Acessos entre 27 de maio de 2013 e novembro de 2017: 3475.


2 comentários em “Indutor com corrente é interrompido! O que acontece a seguir?

  1. Régis disse:

    Boa tarde professor,

    Sabemos que uma carga indutiva em regime permanente ela necessita de mais corrente para chegar a uma determinada potencia. Uma pergunta: O que acontece em regime transitório? Existe a mesma sobre corrente ou existe uma sobretensão?

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