O último tópico do conteúdo de Eletromagnetismo são os transformadores. Certamente você já ouviu falar esse nome, mas você sabe o que exatamente é um transformador? Mais importante ainda: para o que eles servem? Antes de estudarmos isso, vamos entender o motivo pelo qual eles são tão presentes em nosso cotidiano.
Um grande problema enfrentado pelas companhias de energia é como transportar a energia elétrica produzida de uma usina até as cidades. Obviamente, a única opção é via cabos, mas isso é um problema: muitas companhias elétricas distribuem energia para diversos estados do Brasil. Você já pensou quanta energia é perdida desde a produção até a chegada em nossas casas, seja por Efeito Joule ou por diversos outros motivos? É muita energia! Para resolver isso, foi necessário descobrir um meio de minimizar esta perda. Duas maneiras foram criadas para isso:
a) A primeira é reduzir a resistência do fio, o que poderia ser feito trocando o fio por um de material melhor condutor, usualmente mais caro, ou por um fio mais grosso, o que tornaria os fios mais pesados e mais caros;
b) A segunda é reduzir a corrente elétrica. A usina de energia produz uma certa energia por segundo, isto é, uma certa potência, de maneira que uma mesma potência pode ser transmitida usando-se uma grande corrente e uma baixa voltagem ou uma grande voltagem e uma baixa corrente.
Obviamente, a escolha das companhias foi pela opção mais barata, o aumento da voltagem nas linhas de transmissão. Contudo, existe outro um problema: por questões de segurança e design eletrônico, a voltagem entregue na casa do consumidor não deve ser muito alta. Assim, deveria existir alguma forma de diminuir a tensão ao chegar nas cidades. Aqui entra o transformador, ele é o responsável por aumentar ou reduzir essa tensão! Sabendo dessa importância, finalmente vamos entender como um transformador funciona!
Um transformador é constituído basicamente por duas bobinas enroladas em um núcleo de ferro. Em uma das bobinas, conhecida como enrolamento primário, é aplicada uma corrente elétrica alternada; esta corrente produz um fluxo magnético variável, imitando o núcleo de ferro que conduzirá o fluxo para o outro enrolamento, conhecido como enrolamento secundário. Como a corrente elétrica é alternada, o campo magnético produzido por ela será variável. Espera aí, campo magnético variável? Isto lembra a Lei de Faraday! Essa variação de campo magnético gera uma variação de fluxo magnético sobre o enrolamento secundário, que induz uma corrente elétrica em suas espiras.
Desta relação, conseguimos encontrar a seguinte expressão para transformadores ideais:
Em que N indica o número de voltas, U indica a tensão e i indica a corrente. A identificação P e S indica primário ou secundário.
Dicas do Me Salva! sobre os transformadores!
► Se a bobina secundária tem maior número de espiras do que a primária, a ddp de saída é maior que a de entrada; o inverso ocorre se a bobina primária tem maior número de espiras, a ddp de entrada é maior que a de saída;
► O transformador só funciona com corrente alternada!