E 29 Um garote gostaria de ter uma fonte de alta tensão, algo que possa gerar mais de 2000 Volt. Ele tem a seguinte idéia: ele possui um pequeno transformador que serve para transformar 127 V em 6 V . Agora ele pretende trocar os papeis das duas bobinas, ligar a bobina secundária como primária nos 127 V na tomada e gerar 2688 Volt na outra bobina. Explique porque esta idéia não funciona! O que acontecerá? Não tente fazer isto em casa!

Passo 1

O enunciado pede para explicar por que não dá para inverter os enrolamentos de um transformador 127
V→6
V para obter cerca de 2
688
V, usando conceitos de transformadores (razão de espiras, indutância de magnetização e isolação).

Passo 2

Num transformador ideal temos a relação de tensões e espiras
V1V2=N1N2
onde N1 e N2 são os números de espiras do primário e do secundário originais. Aqui N1 é grande (127
V) e N2 é pequeno (6
V).
Se invertermos e ligarmos 127
V em N2 (antigo secundário) passa a ser o primário com poucas espiras: a indutância de magnetização é proporcional a N^2. Com poucas espiras a indutância cai muito e a corrente de magnetização
ImapproxVomega Lm
fica enorme. Isso leva o núcleo à saturação, esquenta muito as bobinas e dispara fusível ou queima o fio.

Passo 3

Além disso, o enrolamento de 6
V foi projetado com isolação para tensões baixas e poucas espiras. Aplicar 127
V nele ultrapassa a rigidez dielétrica do verniz e do espaço entre espiras, causando curto-circuito de curto prazo.
Portanto, em vez de gerar alta tensão de forma limpa, o que vai acontecer é corrente de curto altíssima, núcleo saturado, fusível/disjuntor disparado ou bobina queimada e possível dano ao equipamento e risco de choque.
Não dá para inverter enrolamentos assim porque o transformador foi projetado para operar num certo número de espiras e tensões. O enrolamento de baixa tensão não serve como primário em 127
V.

Resposta

A ideia falha porque o enrolamento de 6 V tem poucas espiras e baixa indutância: ao alimentá-lo com 127 V a corrente de magnetização fica gigantesca, roda o núcleo em saturação, dispara fusível ou queima o fio e ainda sofre ruptura da isolação. Não se obtém 2 688 V — só curto-circuito, superaquecimento e dano ao transformador.

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