A maior parte do que você gostaria de saber sobre bobinas de arame, mas tinha medo de perguntar

Se você for um construtor eletrônico iniciante, ficará familiarizado com os componentes eletrônicos comuns. Resistores, capacitores, transistores, diodos, LEDs, circuitos integrados. Estes são o alimento para inúmeros projetos de aprendizagem e iluminarão as placas de ensaio de muitos proprietários de Raspberry Pi ou Arduino.

Há uma omissão flagrante nessa lista, o indutor. É verdade que não é um componente com muita aplicação em circuitos analógicos ou lógicos simples, e também é um pouco mais caro que outros componentes passivos. Mas essa omissão cria uma lacuna de conhecimento em relação aos indutores, uma tendência de seu uso ser pensado como uma espécie de arte negra e uma apreensão em torno de seu uso em kits e projetos.

Achamos que isso é uma pena, então aqui segue uma introdução aos indutores para o indutor novato, uma tentativa de desmistificá-los e encorajá-lo a olhá-los novamente se você sempre os evitou.

Se você considerar um condutor elétrico com uma corrente fluindo através dele, a Lei de Oersted nos diz que a corrente criará um campo magnético ao redor do condutor. Se a corrente que flui através do condutor muda, a Lei de Lenz nos diz que, à medida que faz com que o campo magnético mude, isso por sua vez induz uma corrente no condutor que se opõe à corrente que flui para ele. Esta propriedade é chamada de indutância.

A indutância é medida em Henries, melhor descrita em um recortar e colar direto da enciclopédia que você não precisa memorizar: "A indutância de um circuito elétrico é um henry quando uma corrente elétrica que está mudando em um ampère por segundo resulta em uma força eletromotriz de um volt através do indutor". Na prática, um henry é uma unidade bastante grande, então é mais provável que você encontre milihenries, microhenries ou mesmo nanohenries.

Claro, um único condutor, ou pedaço de fio, não tem muita capacidade de criar campo magnético, então não tem muita indutância. Você pode aumentar a indutância aumentando o comprimento do condutor, mas como logo ficará sem espaço para pedaços de fio muito longos, é normal que todos, exceto os indutores mais minúsculos, tenham esse comprimento longo de fio enrolado em uma bobina e em volta de um núcleo feito de um material com permeabilidade magnética maior que o ar. Assim, o símbolo esquemático para um indutor é uma representação de uma bobina de fio.

Então, lidamos com o que é um indutor. Que tal o que ele faz? Onde você usará um e como será usado?

Se você é um experimentador ou construtor eletrônico, provavelmente encontrará um indutor em um filtro DC, um inversor buck/boost, como um transformador ou, se você gosta de rádio, em um circuito sintonizado ou filtro de RF. Eles não se restringem a essa seleção, mas considerar esses casos deve servir para desmistificar os indutores e incentivá-lo a dar uma outra olhada neles.

Você já abriu uma fonte de alimentação comutada, talvez um modelo ATX de um PC? Claro que sim, você é um leitor do Hackaday! Se você examinou os componentes, deve ter notado um monte de indutores com bobinas de grosso fio de cobre coberto de esmalte ao lado de onde os cabos DC emergem para alimentar seu computador. Estes servem ao lado dos capacitores de suavização como um filtro, para remover as altas frequências e deixar apenas o DC na saída do PSU.

Se você se lembra do parágrafo anterior em que mencionamos que uma corrente que muda rapidamente causa uma mudança no campo magnético que, por sua vez, induz uma corrente oposta, você pode começar a entender a teoria de como esses filtros funcionam: essas correntes opostas induzidas de alta frequência cancelam a entrada correntes responsáveis ​​por eles, enquanto o componente DC estável não causa nenhuma mudança no campo magnético e, portanto, nenhuma corrente reversa e passa sem oposição.

Os inversores Buck e Boost, em comparação, usam a capacidade do indutor de armazenar energia como um campo magnético para converter com eficiência a energia CC de uma tensão para outra. Se você passar uma corrente através de um indutor, estará armazenando energia no campo magnético que criou ao seu redor, quando você interrompe a corrente, esse campo entra em colapso e libera sua energia induzindo uma corrente reversa no indutor. Este processo acontece muito rapidamente, então uma quantidade significativa de energia pode ser liberada em um tempo muito curto como um pico de tensão muito alto. Às vezes, esse pico é um incômodo, por exemplo, os drivers de relé incorporam um diodo para conduzi-lo com segurança para longe de seus transistores, mas em um conversor boost, o indutor é repetidamente pulsado com energia e os picos resultantes são desviados através de um diodo para um capacitor de reservatório do qual um tensão de saída mais alta pode ser derivada.