funcionamento de um transformador

Upload: gabriel-tem-pass

Post on 30-Oct-2015

55 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARANDEPARTAMENTO ACADMICO DE ELETROTCNICACURSO DE ENGENHARIA ELTRICA

GABRIEL TEM PASS

FUNCIONAMENTO DE UM TRANSFORMADOR DE ACORDO COM AS LEIS DO ELETROMAGNETISMO

TRABALHO DE MEDIDAS ELTRICAS

CURITIBA2013SUMRIO1INTRODUO32DESENVOLVIMENTO32.1Lei de Ampre32.2Lei de Biot-Savart32.3Lei de Faraday42.4Lei de Lenz42.5Funcionamento do transformador53CONCLUSO64BIBLIOGRAFIA6

INTRODUO

A inveno do transformador, to utilizado na atualidade, deu-se graas a plena compreenso dos fenmenos eletromagnticos que esto por trs de seu funcionamento. Este feito somente foi possvel graas contribuio de grandes cientistas com seus estudos na rea, dentre esses estudos, os que mais se destacam pela sua importncia so as Leis de Ampre, Biot-Savart, Faraday e Lenz. As quais sero estudadas nesse trabalho afim de se entender o funcionamento de um transformador eletromagntico.

DESENVOLVIMENTO

Lei de AmpreA Lei de Ampre relaciona a corrente (constante) que atravessa um circuito com a circulao sobre este circuito de um campo magntico criado pela corrente:(Lei de Ampre)A corrente na Lei de Ampre a corrente total (soma de correntes positivas e negativas dependendo da direo), que atravessam o circuito. Correntes fora do circuito no contribuem. A Lei de Ampere uma das Equaes de Maxwell e portanto uma lei fundamental do eletromagnetismo. Pode-se trivialmente vericar que a Lei de Ampre vale para um o innito de corrente, em que B = 0i/2r a uma distncia r do o. Neste caso temos, para um circuito circular ao o, onde sabemos que o campo magntico tem o mesmo valor, e aponta na direo de dl:

Sendo uma lei fundamental, a Lei de Ampere vale no apenas neste caso, mas sempre.Lei de Biot-SavartHans Christian Oersted foi o primeiro a realizar experimentos que provaram a existncia de uma relao entre os fenmenos eltricos e magnticos, ou seja, ele mostrou que as correntes eltricas do origem a campos magnticos. Embora tenha afirmado tal existncia, Oersted no deu explicaes de como realizar os clculos do campo. Essa explicao s veio tempos mais tarde, dada por Jean-Baptiste Biot e Flix Savart que fizeram os primeiros relatos de forma mais precisa sobre o fenmeno. Aps passar por algumas alteraes, as concluses dos dois cientistas ficaram conhecidas como Lei de Biot-Savart:

A Lei de Biot-Savart uma equao do eletromagnetismo que fornece o campo magntico gerado por uma corrente eltrica constante no tempo. Essa equao vlida no domnio da Magnetosttica. Porm, a Lei de Ampre conhecida como sendo mais fundamental que a lei de Biot-Savart, e conduz a resoluo de problemas de forma mais elegante. Alm do que uma das quatro equaes de Maxwell para o Eletromagnetismo.Lei de FaradayFaraday realizou inmeras experincias e em todas elas ele percebeu um fato bem comum que ocorria sempre que aparecia uma fora eletromotriz induzida. Ao analisar todos os seus trabalhos, ele verificou que quando a fora eletromotriz aparecia no circuito ocorria a variao do fluxo magntico nesse mesmo circuito. Faraday observou que a intensidade da f.e.m. cada vez maior quanto mais rpido ocorrer a variao do fluxo magntico. De forma mais precisa, ele verificou que durante um intervalo de tempo t o fluxo magntico varia , e dessa forma ele concluiu que a f.e.m. dada pela razo entre variao do fluxo magntico e a variao do tempo, veja: = / tO aparecimento da fora eletromotriz foi denominado deinduo eletromagnticae a expresso descrita acima ficou conhecida como aLei de Faraday da induo eletromagntica.Lei de LenzQuando um m se aproxima de uma espira, surge uma corrente induzida sobre ele. Essa corrente faz surgir um campo magntico, cujo sentido pode ser determinado pela regra de Ampre. Ao aplicar essa regra verifica-se que o campo magntico tem sentido oposto ao campo magntico do m. Se fizermos o contrrio, ao afastarmos o m da bobina perceberemos que a corrente induzida surge em sentido contrrio situao anterior e ao utilizar novamente a regra de Ampre possvel perceber que o campo magntico criado pela corrente induzida tem o mesmo sentido do campo magntico do m.Ao fazer essas observaes Lenz concluiu que o sentido da corrente o oposto da variao do campo magntico que lhe deu origem, complementando a Lei de Faraday. Assim sendo, Lenz formulou uma lei que ficou conhecida como a Lei de Lenz e pode ser enunciada da seguinte forma: A corrente induzida em um circuito aparece sempre com um sentido tal que o campo magntico que ele cria tende a contrariar a variao do fluxo magntico atravs da espira.Funcionamento do transformadorO transformador baseado em dois princpios: o primeiro, descrito via lei de Biot-Savart, afirma que corrente eltrica produz campo magntico (eletromagnetismo); o segundo, descrito via lei da induo de Faraday, implica que um campo magntico varivel no interior de uma bobina ou enrolamento de fio induz uma tenso eltrica nas extremidades desse enrolamento (induo eletromagntica). A tenso induzida diretamente proporcional taxa temporal de variao do fluxo magntico no circuito. A alterao na corrente presente na bobina do circuito primrio altera o fluxo magntico nesse circuito e tambm na bobina do circuito secundrio, esta ltima montada de forma a encontrar-se sob influncia direta do campo magntico gerado no circuito primrio. A mudana no fluxo magntico na bobina secundria induz uma tenso eltrica na bonina secundria.Um transformador ideal apresentado na Figura 1. A corrente passando atravs da bobina do circuito primrio cria um campo magntico. A bobina primria e secundria so ambas enroladas sobre um ncleo de material magntico de elevada de permeabilidade magntica, a exemplo um ncleo de ferro, de modo que a maior parte do fluxo magntico passa atravs de ambas as bobinas. Se um dispositivo eltrico conectado ao enrolamento secundrio, uma vez provido que a corrente e a tenso aplicadas ao circuito primrio tenham os sentidos indicados, a corrente e a tenso eltricas no dispositivo (usualmente denominado por "carga" do circuito) tero tambm sentidos definidos, como os indicados na figura. Na prtica os transformadores operam com tenses e correntes alternadas, de forma que as marcaes na Figura 1 representam a rigor, as relaes de fase entre os sinais no circuito primrio e secundrio visto que as tenses e correntes esto constantemente alternando seus sentidos a fim de prover um fluxo magntico varivel.

Figura 1: Esquema de um transformador ideal.

CONCLUSO

O estudo do transformador de enorme importncia, por conter e abranger tantos aspectos do eletromagnetismo. Portanto, torna-se indispensvel no curso de Engenharia Eltrica, assim como na matria de Medidas Eltricas, a sua plena compreenso.

BIBLIOGRAFIA

Grupo de Ensino de Fsica da Universidade Federal de Santa MariaDepartamento de Fsica Matemtica do Instituto de Fsica Universidade de So Paulohttp://www.brasilescola.com/fisicahttp://www.infoescola.com/eletromagnetismo6