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Transformadores

Transformador de voltagem colocado em um poste de rua
Transformador de voltagem colocado em um poste de rua

Pode-se dizer que é quase impossível viver sem energia elétrica hoje em dia. Sabemos que a energia que chega até nossas casas vem de usinas muito distantes. Pelo fato de elas se instalarem com certa distância das cidades, há a necessidade de se implantar longas linhas de transmissão. Dessa forma, devemos procurar soluções, nessas linhas de transmissão, para diminuir as perdas de energia por efeito Joule. É importante que essa transmissão de energia se faça com o mínimo de perda possível.

Por causa dessa perda de energia em residências e instalações elétricas, muitas vezes é necessário aumentar ou diminuir a voltagem que é fornecida pelas usinas geradoras de energia elétrica.

Nos nossos estudos sobre eletricidade vimos que a potência dissipada por efeito Joule, através de um condutor de resistência R, percorrido por uma corrente de intensidade i, é dada por P=R.i2. Assim, podemos diminuir a potência dissipada nas linhas de transmissão de duas maneiras:

- diminuindo a resistência elétrica da linha de transmissão ou diminuindo a intensidade da corrente elétrica através dessa linha.

Conforme enuncia a segunda lei de Ohm, calculamos a resistência de um condutor através da seguinte equação: . Na equação acima, para diminuir a resistência elétrica do condutor é preciso fazer uso de fios que possuem baixa resistividade elétrica, (o que, por sinal, faz aumentar os custos da instalação da rede elétrica) ou usar fios mais pesados, ou seja, fios com maior área de secção transversal (o que pode causar danos à rede de transmissão).

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Então, com base no que foi dito, devemos escolher a segunda opção:

- diminuir a intensidade de corrente elétrica na linha, sem alterar a potência elétrica transmitida. Por essa razão, devemos elevar a tensão elétrica; mas, por razões de segurança, a energia elétrica a ser consumida nas indústrias e residências deve chegar com baixa tensão.

Por conta das razões citadas, temos que fazer uso de aparelhos que permitem aumentar ou diminuir a tensão elétrica. Os aparelhos que realizam esse trabalho de aumentar ou diminuir a tensão são denominados transformadores. Um transformador é formado basicamente por duas bobinas eletricamente isoladas uma da outra, enroladas sobre um mesmo núcleo de ferro. Em um dos enrolamentos, denominado primário, aplicamos uma tensão alternada de valor eficaz U1, de modo que há uma corrente alternada de valor eficaz i1 nesse enrolamento, como mostra a figura abaixo.

Ilustração de um transformador de voltagem

Essa corrente variável produz um fluxo também variável, cuja maior parte fica confinada ao ferro. De acordo com a Lei de Faraday, esse fluxo variável induzirá, no outro enrolamento, denominado secundário, uma tensão alternada de valor eficaz U2.

Então, o transformador é constituído por um par de bobinas ou solenoides: o enrolamento primário, ligado à ddp que se quer mudar; o enrolamento secundário, que fornece entre seus terminais a ddp desejada; e uma peça de ferro doce, cuja magnetização é facilmente revertida.

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