Hoje em dia, tudo depende da eletricidade - desde as ferramentas com as quais trabalhamos até os locais onde obtemos nosso entretenimento. Tudo parece estar ligado e carregado, conectado, amarrado à rede elétrica.

Usamos eletricidade literalmente o tempo todo. Por isso, tomamos como garantido o fato de que ela entra diretamente em nossa casa, até que esteja bem ali na parede ao lado de nossa cama, sofá ou mesa.

E enquanto não apreciamos mais o quão incrível isso é como uma infraestrutura, muitos de nós provavelmente não sabem muito sobre a tecnologia, da qual tudo depende. Eis então o transformador, um equipamento eletromagnético que facilita a jornada da eletricidade da usina para o soquete.

Sem ele, não teríamos nenhuma das coisas que são tão normais em nossas vidas diárias. De fato, não teríamos nada elétrico em nossas casas.

É por isso que precisamos reservar um tempo para aprender sobre essas pequenas coisas simples, essas meras engenhocas onipresentes. Porque sem elas, ainda estaríamos vivendo nas condições da década de 1820 - ou muito perto disso.

Este artigo é parte de nossa série sobre magnetismo e eletromagnetismo. Porque este é o fenômeno fundamental no qual os transformadores de potência são baseados. Você se lembra do que é o eletromagnetismo? Caso contrário, antes de continuar lendo, confira nosso artigo sobre a ciência do eletromagnetismo.

Se sim, então vamos em frente. Vamos falar sobre o transformador de potência - um dos objetos mais subestimados dos últimos tempos. Experimente perguntar ao seu professor de física como funciona esse aparelho e ele certamente ficará emocionado e lhe responder.

O que é um transformador?

Então, vamos começar com a pergunta mais importante: o que realmente é um transformador?

De maneira simplificada, um transformador elétrico é um dispositivo que transfere energia elétrica de um circuito para outro. O legal e o crucial para a indústria e similares é que ele faz isso sem a necessidade de qualquer tipo de conexão metálica entre os dois circuitos.

É isso aí: o que descrevemos acima é tudo o que ele faz. No entanto, as oportunidades que esses pequenos dispositivos oferecem são absolutamente enormes - como você verá em mais detalhes abaixo. Como é da natureza das redes elétricas e dos circuitos elétricos, as conexões entre diferentes circuitos são cruciais.

Nossa casa não suportaria a tensão elétrica das redes de transmissão.

E isso é particularmente verdade quando estamos falando de circuitos que exigem voltagens diferentes. E esta é a segunda principal coisa que os transformadores fazem: eles permitem a transferência de energia de um circuito de alta tensão para um de baixa ou média tensão.

Esse fato em particular é realmente importante - como você verá mais adiante.

Distribuição de energia e transferência de energia

Mas vamos assumir o papel dos transformadores na distribuição de energia primeiro.

Praticamente toda a energia elétrica do mundo passa por um transformador em pelo menos um ponto do seu ciclo de vida. É incrivelmente provável, de fato, que ela passe por vários. Somente a menor fração de energia elétrica é produzida por geradores no local - e, portanto, não precisa ser transferida.

E assim, os transformadores desempenham um papel em toda a energia que entra no lar convencional.

A distribuição de eletricidade ocorre em uma escala absolutamente enorme - atravessando países, se não continentes inteiros. Considerando que a corrente elétrica tem um longo caminho a percorrer do produtor para o consumidor, os transformadores são frequentemente usados ​​para quebrar o circuito em partes menores. Isso permite maior estabilidade na linha - e facilita o isolamento (e a solução) de problemas.

Transformadores Step Up e Step Down

O uso mais comum de transformadores está em suas funções específicas como transformador de aumento ou redução. Eles sustentam o funcionamento de toda a rede elétrica - e permitem a entrada de qualquer energia elétrica em sua casa. Percebeu como estudar física é algo mais presente em nosso dia a dia do que imaginamos?

Tensão X corrente

Isso ocorre porque a rede elétrica funciona através da transmissão de correntes elétricas de tensões extremamente altas.

Coisas como a National Grid, a rede de transmissão elétrica no Reino Unido, não podem realmente usar altas correntes. De um modo geral, quanto maior a corrente, menos eficiente a transmissão. Com correntes mais altas, mais calor é produzido - e mais energia é perdida quando liberada pelo fio.

Corrente é a taxa de fluxo de carga elétrica. Portanto, quanto maior a corrente, mais rápido a eletricidade passa pelo fio. E, embora tudo esteja bem, boa parte da energia elétrica é desperdiçada se você a transferir por longas distâncias.

A tensão, por outro lado - ou EMF, como às vezes é conhecida, ou força eletromotriz - é a diferença de potencial entre dois pontos diferentes de um fio. Essa é a pressão elétrica que permite que a corrente flua. Em outras palavras, é a quantidade de energia necessária para transferir corrente ao longo de um fio.

Transformando tensões

Assim, as redes elétricas usam tensões incrivelmente altas - em vez de correntes altas. Mas há um problema óbvio com isso. E não é necessário saber tudo sobre física para entender. Embora a eletricidade de alta tensão seja muito mais fácil e mais eficiente para ser transferida, é muito mais perigoso usá-la. Ter tensões incrivelmente altas em todos os nossos plugues não seria muito inteligente.

Tensões muito altas se tornariam perigosíssimas sem os transformadores.

E assim, a rede usa transformadores para "aumentar" a tensão da eletricidade antes de ser transmitida e "diminuir a velocidade" novamente depois. Antes de poder ser distribuída em nível local - e antes de chegar à casa de alguém - as tensões precisam ser extremamente reduzidas, pois as tensões nos fios nacionais são milhares de vezes maiores do que aquelas que o laptop ou a cafeteira podem suportar.

Isso está acontecendo com toda a nossa energia elétrica. Então, você pode ver como esses transformadores são importantes para nossas vidas.

Como funcionam os transformadores?

Agora você sabe o que os transformadores fazem. Mas, afinal, como eles fazem o que fazem? Esta é a pergunta à qual precisamos dar uma resposta agora. E você descobrirá que essa resposta está totalmente ligada à força conhecida como eletromagnetismo.

Eletromagnetismo é a interface ou combinação de corrente elétrica e magnetismo; essas duas coisas são dois lados da mesma moeda. E os transformadores trabalham explorando esse relacionamento.

Transformadores são realmente dispositivos bastante simples. Em suas formas mais comuns, são usadas duas bobinas de fio em torno de um núcleo ferromagnético. Imagine que este seja um anel de ferro, que tem, nos lados opostos, dois enrolamentos de fio de cobre.

Uma corrente passa por uma e entra no que chamamos de enrolamento primário. Como resultado do campo magnético da carga elétrica, alterações no fluxo magnético do núcleo de ferro eletrificarão o enrolamento secundário do outro lado. Esta é, simplesmente, a base de como o transformador ideal funcionaria - através desse processo ao qual chamaríamos de indução eletromagnética.

Os transformadores funcionam de acordo com as leis de Faraday.

A lei de Faraday - em homenagem ao homem que descobriu a indução eletromagnética, como você verá abaixo - afirma que você só precisa alterar o número de bobinas na bobina secundária e alterar a tensão que aparece no segundo circuito.

Faraday e fluxo magnético

Foi Michael Faraday quem descobriu esses princípios de indução eletromagnética que se tornaram centrais na tecnologia do transformador.

Ele construiu para si um pequeno transformador exatamente como acabamos de descrevê-lo acima. E, ligando um lado a uma bateria e o outro lado a um galvanômetro, ele notou que a carga elétrica estava presente apenas no fio secundário quando - e somente quando - ele conectou e desconectou a bateria.

Esta foi a parte essencial de sua descoberta. Quando a corrente elétrica era estável no primeiro fio, nenhuma eletricidade foi observada no segundo. Você ainda vai ouvir muito esse nome, especialmente se decidir estudar física 1 ano do ensino médio. Mas, continuando... o que foi necessário foi a mudança na carga elétrica. Foi essa mudança que efetuou a transformação no fluxo magnético no núcleo de ferro - o que permitiu a transmissão de eletricidade.

A importância da corrente alternada

Essa descoberta informa como os transformadores funcionam hoje. Podemos dizer que eles só trabalham com corrente alternada - em oposição à corrente contínua.

Enquanto a corrente contínua é uma corrente estável que viaja apenas em uma direção, a corrente alternada - ou CA - muda continuamente de direção. Isso produz a alteração no fluxo magnético que permite a transferência de corrente elétrica através do transformador - ou, em outras palavras, que permite a indução de eletricidade no fio secundário.

Sem essa variabilidade do campo magnético no transformador, não poderia haver nenhuma transferência de eletricidade.

A importância do eletromagnetismo

Michael Faraday fez essa descoberta nos anos 1830. E, embora tenha havido tentativas de tornar o processo simplesmente mais eficiente, os princípios fundamentais do transformador não mudaram nem um pouco - e nunca mudarão. Percebe como entender física não demanda grandes esforços, se levarmos em conta que algumas leis nunca mudam?

É por isso que o transformador atesta o fato de que o eletromagnetismo é uma das descobertas mais importantes da história do mundo.

Ao passar pela rua, é possível ver o quanto os transformadores fazem parte da nossa rotina.

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Marcia

Jornalista. Professora. Tradutora. Bailarina. Mãe. Mulher. Dedicada às minhas lutas diárias. Em constante transformação. Quando não há mais nada a dizer, escrevo!!!