INSTITUTO DE FÍSICA � UFRGSFÍSICA II�C (FIS01182)Método Keller

UNIDADE XVII

INDUTÂNCIA

I. � Introdução:Assim como o estudo dos capacitores foi essencialmente uma aplicação dos conceitos de campo

elétrico e de diferença de potencial a uma situação prática, o estudos das bobinas ( indutores) seráuma aplicação prática das leis de Ampère, Faraday�Lenz estudadas nas unidades anteriores.

Como os capacitores, as bobinas são componentes extremamente importantes em muitos circui-tos elétricos. Na verdade, existe uma analogia entre indutores e capacitores, como você observaráno decorrer desta unidade. Por exemplo, assim como a capacitância, a indutância depende so-mente de fatores geométricos. O armazenamento de energia magnética num indutor correspondeao armazenamento de energia elétrica num capacitor.

Nesta unidade você aprenderá a calcular a indutância de alguns dispositivos cujas formasgeométricas são simples e veri�car como indutores armazenam energia magnética.

II. � Objetivos: Ao término desta unidade você deverá ser capaz de:

1) Explicar o fenômeno da auto�indução a partir das Leis de Faraday e Lenz.

2) Identi�car os fatores que determinam a indutância de uma bobina.

3) Calcular a indutância de um dado dispositivo, na ausência de materiais magnéticos, pelaaplicação de uma das duas de�nições:

(a) L = − ε

di/dt; (b) L = N

ΦB

i.

4) Calcular a intensidade da corrente num circuito RL�série, num dado instante de tempo.

5) Calcular a energia magnética armazenada em um dispositivo de indutância L, quandopercorrido por uma corrente i.

6) Calcular a densidade de energia magnética armazenada em uma região do espaço na qualexiste um campo magnético.

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III. � Procedimento sugerido :{ Livro�texto: Fundamentos de Física, D. Halliday, R. Resnick e J. Walker, vol. 3, 4 a ed.,

LTC, 1996.}

1. Objetivo 1:a) Leia as seções 33�1 e 2 do livro�texto. Acompanhe atentamente o cálculo da in-

dutância dos dispositivos apresentados.b) Leia a seção 33-3 do livro�texto. Entenda bem o fenômeno da auto�indução.c) Responda às questões 2, 3 e 5.d) Resolva os problemas 1, 3, 5, 6, 8, 9 e 11.

2. Objetivo 2:a) Leia a seção 33�4 do livro�texto. Os resultados mais interessantes são as eqs.(18)

e (20) que permitem calcular a intensidade da corrente num instante de tempo t qualquer, res-pectivamente, quando a corrente no circuito estiver aumentando ou diminuindo. Não se preocupemuito com as equações diferenciais e sim com as soluções propostas [eqs.(18) e (20)], pois estasserão sempre usadas nas soluções de problemas.

b) Responda às questões 9, 10, 11, 12 e 15.c) Resolva os problemas 14, 15, 23 e 27.

3. Objetivo 3:a) Leia as seções 33�5 e 6 do livro�texto. Entenda bem os exemplos 5 e 6, pois eles são

de fundamental importância para a resolução dos problemas propostos.b) Responda à questão 18.c) Resolva os problemas 30, 31, 32, 34, 37 e 40.

4. Leitura opcional: seção 33�7.

IV. � Respostas de problemas:

Capítulo 33

14) τL = 5ln(2/3)

= 12, 3 s

15) 0, 001τL

30) 1, 23τL

32) (a) 240 W , (b) 150 W , (c) 390 W .

34) (a) 97, 9 H, (b) 0, 196 mJ .

40) 1, 5.108 V/m.

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