Princípios e conceitos básicos da eletrônica

A força contra-eletromotriz

O indutor

Antes de falar da força contra-eletromotriz, vejamos alguns fenômenos do indutor:

· Todo indutor percorrido por corrente elétrica gera um campo magnético proporcional a essa corrente (seja ela contínua ou alternada)

· Todo indutor sob a influência de um campo magnético variável gera corrente elétrica proporcional a esse campo

· Quando uma corrente variável é posta em um indutor, gera campo magnético variável e este gera de volta uma corrente no próprio indutor

· Lei de Faraday: a tensão induzida é diretamente proporcional ao número de espiras e a velocidade de variação do campo magnético

· Lei de Lenz: toda corrente induzida gera um campo magnético que se opõe à variação do campo magnético indutor (ou gerador). Se o campo está aumentando no sentido norte, a corrente gera um campo norte também, se o campo diminui no sentido norte, a corrente gera um campo no sentido sul, provocando sempre a ação de frenagem. Veja a figura:

O que é a força contra-eletromotriz?

Como o próprio nome sugere, força contra-eletromotriz é uma energia que age contra. No caso da eletrônica, é gerada pela bobina contra a corrente que a alimenta.

Ligação em corrente contínua

Sem filosofar muito, toda bobina (indutor, reator) trabalha com o princípio da ação e reação, ou seja, quando é colocada uma corrente elétrica nela, esta gera um campo magnético. O campo gera de volta na mesma bobina uma corrente induzida de polaridade inversa. A corrente da fonte encontra a corrente induzida e elas se subtraem.

Como consequência, a corrente da fonte vai demorar algum tempo para atingir seu valor máximo, até que o campo magnético se estabilize, ou seja, deixe de variar e a força contra-eletromotriz deixe de existir.

Corrente contínua estável

Quando o circuito já está ligado a algum tempo, o campo magnético está estável, não gerando nenhuma corrente e consequentemente não há força contra-eletromotriz. A corrente da fonte é limitada somente pela resistência ôhmica do fio da bobina.

Desligamento em corrente contínua

Nesta etapa, a corrente da fonte deixa de existir e o campo magnético se desfaz. Porém, de acordo com a Lei de Lenz, uma corrente será gerada. A polaridade da tensão será oposta à fonte.

Ainda, como o campo magnético “some” muito rapidamente, a tensão gerada neste momento é muito grande (Lei de Faraday).

É aqui que se mostra a necessidade da utilização de um diodo em ante-paralelo com a bobina de um relé para consumir essa energia e evitar que o dispositivo de manobra, geralmente um transistor bipolar, seja destruído com a alta tensão.

Corrente alternada

Quando um indutor é alimentado com corrente alternada, a corrente varia seu valor constantemente, o campo magnético gerado acompanha essa variação e a força contra-eletromotriz está presente a todo tempo, agindo contra a corrente da fonte.

Neste caso, além da resistência do fio da bobina, há a resistência dinâmica, conhecida como reatância indutiva (XL), que se somam.

O bom e o ruim da força contra-eletromotriz

Problemas

Relé, contator, motor, eletroímã, transformador são exemplos de dispositivos feitos com indutores.

Todos eles geram alta tensão quando desligados. Assim, alguns cuidados devem ser tomados.

Em corrente contínua:

· Na eletrônica é comum a utilização de um diodo em anti-paralelo para proteger os componentes eletrônicos

· No comando elétrico é usada a bobina de sopro para eliminar o arco gerado na abertura dos contatos

Em corrente alternada:

· No comando elétrico e outros dispositivos de manobra, como chaves seccionadoras com carga e disjuntores, deve existir um dispositivo extintor de arco

O lado bom

É relativamente nova esta tecnologia, mas como tudo na eletrônica e informática anda muito rápido, muitos dispositivos vem equipados com conversores DC/DC, que são fontes capazes de fornecer tensão contínua a partir de outro valor contínuo com ou sem o uso de transformadores.

Elas aproveitam a força contra-eletromotriz gerada no desligamento de uma bobina para gerar praticamente qualquer valor de tensão.

Dessa forma, é possível facilmente reduzir ou elevar uma tensão. Há projetos mais audaciosos inclusive que permitem ter por exemplo saída de 12V a partir de uma entrada de 3 a 24V! A fonte eleva ou reduz a tensão de acordo com a necessidade.

Em eterna construção