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).
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
onde
e
são os números de espiras do primário e do secundário originais. Aqui
é grande (127
V) e é pequeno (6
V).
Se invertermos e ligarmos 127
V em (antigo secundário) passa a ser o primário com poucas espiras: a indutância de magnetização é proporcional a
. Com poucas espiras a indutância cai muito e a corrente de magnetização
V) e
V).
Se invertermos e ligarmos 127
V em
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.
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.