Considere um transformador com um número fixo de espiras nas bobinas primária e secundária. Considere também que a bobina primária é alimentada por uma tensão alternada fixa. Se a carga resistiva (resistência) for alterada, o que acontece com:
A tensão no secundário?
A tensão no secundário?
Passo 1
O que o enunciado dá e o que pede (listar claramente):
- Dado: número de espiras da bobina primária
e da bobina secundária é fixo. - Dado: a bobina primária é alimentada por uma tensão alternada fixa (tensão de linha/primária
fixa). - Ação: a resistência da carga ligada ao secundário
é alterada. - Pergunta: o que acontece com a tensão no secundário?
Passo 2
Lei básica do transformador ideal — fórmula, significado das variáveis e interpretação.
- Fórmula (transformador ideal, sem perdas):
- O que cada símbolo significa:
-
: tensão eficaz aplicada ao enrolamento primário. -
: tensão eficaz induzida no enrolamento secundário (tensão ideal sem considerar quedas internas). -
: número de espiras no primário. -
: número de espiras no secundário.
-
- Interpretação simples: para um transformador ideal a razão entre tensões é igual à razão entre números de espiras. Se
e e são fixos, então é fixo e não depende da carga. Ou seja, no modelo ideal a tensão no secundário NÃO muda quando muda; ela é determinada apenas por e por :
Passo 3
Por que, fisicamente, no caso ideal a carga não altera
.
- Num transformador ideal assume-se:
- acoplamento perfeito entre enrolamentos (sem fugas de fluxo),
- resistência e reatância dos enrolamentos nulas (nenhuma queda de tensão interna),
- fluxo magnético determinado pela tensão aplicada e frequência.
- Nessas hipóteses, a tensão induzida por volta na secundária é sempre a mesma enquanto
e a frequência forem fixos — a corrente de carga só ajusta correntes nos enrolamentos, não a tensão induzida.
Passo 4
Transformador real — apresentação do circuito equivalente simplificado e como a carga influencia a tensão terminal do secundário.
- Em um transformador real há pequenas impedâncias série associadas aos enrolamentos (resistências dos fios e reatâncias de fuga). Representando de forma simples:
- existe uma impedância série total do primário
(ohms referidos ao primário), - existe uma impedância série do secundário
(ohms no secundário) — pode-se também referir ao primário multiplicando por .
- existe uma impedância série total do primário
- Quando se liga uma carga
no secundário, percorre-se uma corrente . Essa corrente gera uma queda de tensão nas impedâncias série; consequência: a tensão medida nos terminais do secundário difere da tensão ideal induzida pela queda :
- Explicando os símbolos:
-
: tensão induzida ideal na secundária (proporcional ao fluxo), aproximadamente se as quedas de primário forem pequenas. -
: corrente no secundário (depende de ). -
: impedância série no secundário (principal causa de queda interna).
-
- Como
depende de ( num circuito simples), reduzir (ou seja, aumentar a carga) aumenta e aumenta , fazendo diminuir. O oposto ocorre ao aumentar (menos corrente, menos queda, aproxima-se de ).
Passo 5
Ver com um exemplo numérico simples (sem calculadora complicada) para fixar a ideia.
- Suponha razão de espiras unitária para simplificar (
), tensão primária (unidades arbitrárias), e uma resistência série total equivalente referida ao primário/ secundário (número simples só para ilustrar queda). - Caso 1: carga
. Corrente aproximada . Queda na série . Tensão terminal . - Caso 2: carga
. Corrente aproximada . Queda na série . Tensão terminal . - Conclusão do exemplo: reduzindo
(mais carga) a corrente sobe e a tensão no secundário cai por causa da queda interna. Para cargas muito altas (circuito quase em curto) a queda pode ser grande; para cargas muito leves a tensão terminal fica muito próxima do valor ideal.
Passo 6
Resumo didático e dica para prova — quando responder rápido:
- Se o enunciado assume um transformador ideal (ou não menciona perdas), responda: a tensão no secundário NÃO se altera quando a resistência da carga varia; vale
- Se o transformador for real (praticamente sempre na vida real), a tensão nos terminais do secundário varia com a carga: ao diminuir
(carga mais pesada) a corrente aumenta e a tensão terminal do secundário diminui devido às quedas nas impedâncias internas; ao aumentar (carga mais leve) a tensão terminal aproxima-se do valor ideal. - Dica de prova: primeiro pergunte (mentalmente) se o problema está no modelo ideal. Se não houver menção a perdas, normalmente espera-se a resposta ideal; se o enunciado fala de regulação, queda de tensão, perdas ou pede efeito da resistência real, use o modelo com impedâncias série e fale em queda proporcional à corrente do secundário.
Resposta
No modelo ideal: a tensão no secundário permanece constante e vale
(não depende de
).\nNo transformador real: a tensão terminal do secundário varia com a carga — ao diminuir
(carga mais pesada) a corrente aumenta e a tensão do secundário cai devido à queda nas impedâncias internas; ao aumentar
a tensão aproxima-se do valor ideal.