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

21 de fevereiro, 2013 às 19:15 | Postado em Eletricidade, Eletromagnetismo

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.

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/ .

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.

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