Determine se a seguinte afirmação é verdadeira ou falsa: O transformador elétrico submetido à uma corrente contínua no enrolamento primário gera um fluxo magnético contínuo no núcelo. Nesse caso, o transformador não cumpre o seu propósito, visto que não será induzida tensão no enrolamento secundário. Resposta: verdadeira.

Passo 1

O enunciado afirma que um transformador elétrico submetido a uma corrente contínua no enrolamento primário gera um fluxo magnético contínuo no núcleo, e que, nesse caso, o transformador não cumpre o seu propósito, visto que não será induzida tensão no enrolamento secundário. A pergunta é se essa afirmação é verdadeira ou falsa. As informações dadas são: aplicação de corrente contínua (DC) ao primário, a consequente geração de fluxo contínuo no núcleo, e a ausência de tensão induzida no secundário.

Passo 2

Vamos analisar a lei fundamental da indução, que é dada por:
e = -N\,\frac{d\Phi}{dt},
onde:
  • e é a tensão instantânea induzida (em volts),
  • N é o número de espiras do enrolamento,
  • \Phi é o fluxo magnético que atravessa cada espira (em webers),
  • \dfrac{d\Phi}{dt} é a taxa de variação temporal do fluxo.
Essa lei nos diz que a tensão induzida só aparece se o fluxo magnético que passa pelas espiras estiver mudando com o tempo.

Passo 3

No caso de corrente contínua, se a corrente no primário for perfeitamente constante no tempo (DC estacionária), o fluxo magnético no núcleo também tende a um valor constante \Phi_{\text{const}}\,). Assim, \(\dfrac{d\Phi}{dt}=0, e pela fórmula:
e_{\text{sec}} = -N_{\text{sec}}\,\frac{d\Phi}{dt}=0.
Isso significa que, em regime DC estacionário, não existe tensão induzida no secundário, o que confirma a parte da afirmação que diz “não será induzida tensão no enrolamento secundário”.)

Passo 4

Ademais, a afirmação “gera um fluxo magnético contínuo no núcleo” também é verdadeira. Pela Lei de Ampère, temos que a corrente produz força magnetomotriz:
\mathcal{F}=N\,i,
onde i é a corrente do primário e \mathcal{F} gera um fluxo \Phi que depende da relutância do caminho magnético do núcleo. Para corrente DC i= constante, a força magnetomotriz é constante e o núcleo terá um fluxo (quase) constante. Portanto, a afirmação de que existe fluxo contínuo é correta.

Passo 5

Em termos de consequências práticas:
  • O fluxo contínuo pode deslocar o ponto de operação no ciclo de magnetização (curva B vs H), podendo levar o núcleo à saturação se o valor do fluxo DC for grande o suficiente. Em saturação, a permeabilidade efetiva cai muito e a corrente necessária para manter esse fluxo aumenta fortemente.
  • A corrente no primário pode crescer muito (limitada apenas pela resistência do enrolamento), provocando aquecimento e possível dano.
  • Em regime DC estacionário, não há transferência útil de potência por indução magnética, confirmando que o transformador “não cumpre o propósito” de transformar/induzir tensão.

Passo 6

É importante notar que, durante a transição de um degrau de corrente DC ou ao inserir a tensão no primário, existe variação de corrente e, portanto, variação de fluxo ( \dfrac{d\Phi}{dt}\neq0 temporariamente). Durante esse curto intervalo, aparece tensão induzida no secundário e podem surgir picos. No entanto, isso é transitório e, no regime permanente DC, a tensão induzida cai a zero.

Passo 7

Em casos mistos, se houver corrente DC superposta a uma componente alternada ( i(t)=I_{DC}+I_{AC}\cos\omega t), o componente DC desloca o ponto de operação do fluxo e pode assimetrizar a excursão do fluxo ao longo do ciclo AC, produzindo:
  • distorção da forma de corrente e tensão (geralmente harmônicos, especialmente segunda harmônica),
  • aumento de corrente de magnetização e aquecimento,
  • possível saturação parcial no semiciclo, levando a ruído e danos.
    Isso demonstra por que transformadores não toleram DC no primário: além de não induzir tensão útil em regime DC, o DC prejudica o funcionamento com AC.

Passo 8

Em resumo: (1) a tensão induzida é proporcional a \dfrac{d\Phi}{dt}; (2) a corrente DC gera fluxo praticamente constante ( \dfrac{d\Phi}{dt}=0); (3) portanto, a tensão induzida no secundário é zero em regime DC; (4) existe fluxo contínuo no núcleo, o qual pode causar saturação e aquecimento; (5) por isso, o transformador não exerce sua função de induzir tensão em regime DC e pode ser danificado. Isso corresponde exatamente ao que a afirmação diz. Portanto, a afirmação é verdadeira.

Resposta

Verdadeira.

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