Física B - Transformadores

1 – Introdução
No século XIX o físico Michael Farady realizou um exprerimento que estabeleceu o fenômeno de indução magnética, ele consistia basicamente de induzir uma corrente em uma bombina e variar a corrente na outra bombina, assim o fluxo magnético produzido pela variação atua sobre a outra e sua variação gera a corrente. Assim descobriu-se que um campo magnético pode gera corrente num fio, mas somente quando o campo magnético é variável. Forças eletromotrizes (fems) e correntes provocadas por um campo magnético variável são chamadas de fems induzidas e correntes induzidas o que é conhecido por indução magnética. É importante observar que ambas (fems e correntes induzidas) tem o a mesma frequência que a fonte de tensão. Um transformador permite converter um valor de tensão em outro utilizando o conceito a indução magnética que uma fem alternada em um circuito provoca em um circuito próximo dele, fenômeno que acontece devido a indutâncio mútua dos circuitos. O transformador é constituido de dois enrolamentos sobre um mesmo núcleo de ferro sendo que os dois enrolamentos são indepedentes. O enrolamento que recebe a tensão a ser transformada é chamado de primário e o que recebe a tensão transformada é chamado de secundário.

Figura 1 - Representação gráfica de um transformador

Considerando que todas as linhas do campo magnético geradas pelo campo magnético estejam confinadas no núcleo de ferro e que as resistências de ambas espiras sejam desprezíveis tem-se que em todos os instantes o fluxo magnético é o mesmo em ambas espiras. Sabendo que tanto o fluxo magnético quanto as correntes variam na duas bombinas, as fems são dadas por:

Fórmula 1.1

Fórmula 1.2

Já que o fluxo magnético é igual em ambas espiras, a fem induzida por cada espira também será igual, assim igulando as equações 1.1 e 1.2, temos:

Fórmula 1.3

Sabendo que e oscilam com a mesma frequência que a fonte alternada a equação 1.3 também mostra a