Como Medir a Indutância

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Usando um resistor para determinar a indutância

Determinando-a com um multímetro LCR

Calculando a indutância na inclinação voltagem-corrente

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Referências

A indutância é a capacidade de uma espira de impedir que uma corrente elétrica flua através dela. A espira indutora, dessa forma, cessa o fluxo de uma corrente para que outra possa avançar. Televisores e rádios, por exemplo, fazem uso da indutância para receber e sintonizar frequências distintas. A indutância costuma ser medida em uma unidade denominada mili-henry ou micro-henry. Ela é geralmente avaliada através de um gerador de frequências e um osciloscópio ou um multímetro LCM. Também é possível calculá-la usando a inclinação voltagem-corrente e mensurando a variação na corrente elétrica que passa pela espira.

Passos

Método 1

Método 1 de 3:

Usando um resistor para determinar a indutância

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   Escolha um resistor de $$ 100   ohms {\displaystyle 100\ {\text{ohms}}} com $$ 1 % {\displaystyle 1\%} de resistência. Os resistores têm uma faixas coloridas que facilitam o trabalho de identificação. O resistor de $100\ {\text{ohm}}$, por exemplo, terá uma identificação marrom, preta e marrom — a última delas recebe essa cor para representar o $1\%$ de resistência. Se você tem vários resistores à sua escolha, opte por aquele com valor de resistência conhecido.

   • Resistores são rotulados quando novos, mas pode ser fácil confundi-los quando saem de sua embalagem. Faça sempre testes de indutância em um resistor já conhecido para garantir que o resultado será preciso.
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   Conecte a espira indutora em série com o resistor. O termo "em série" significa que a corrente passa pela espira sequencialmente. Comece preparando um circuito, deixando a espira e o resistor próximos um do outro — e com um terminal se tocando. Para finalizá-lo, você terá que tocar fios de energia nas pontas expostas do resistor e do indutor.

   • Compre fios de energia na internet ou em lojas de ferramentas. Eles geralmente vêm nas cores vermelho e preto a fim de simplificar a diferenciação. Toque o vermelho na ponta exposta do resistor e o preto na ponta oposta do indutor.
   • Se ainda não a tiver, compre uma placa de ensaio. Os furos ajudam bastante na conexão entre fios e componentes.
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   Ligue um gerador de funções e um osciloscópio no circuito. Pegue os cabos de saída do gerador de funções e coloque-os no osciloscópio. A seguir, ligue ambos os dispositivos para garantir que estão em pleno funcionamento. Quando estiverem ligados, pegue o fio de saída vermelho do gerador de funções e conecte-o ao fio de energia vermelho presente no circuito. Ligue o cabo de entrada preto do osciloscópio ao fio preto em seu circuito.

   • O gerador de funções é um dispositivo usado na testagem elétrica que envia sinais elétricos através de um circuito. Ele possibilita a você controlar o sinal que se desloca pelos espira para calcular a indutância de forma precisa.
   • O osciloscópio é usado para detectar e exibir a voltagem do sinal que passa pelo circuito. É preciso visualizar o sinal sendo configurado com o gerador de funções.
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   Passe uma corrente pelo circuito com o gerador de funções. Ele simula correntes que seriam recebidas pelo indutor e pelo resistor se estivessem sendo realmente usados. Use o botão no dispositivo para dar início à corrente, tentando configurar o gerador em algo na faixa de $100\sim 50\ {\text{ohms}}$. É importante que ele esteja configurado para exibir ondas seno — você observará ondas grandes e curvas fluindo constantemente pela tela.

   • Acesse as configurações do gerador se precisar mudar o tipo de onda exibida. Geradores de funções têm a capacidade de exibir ondas quadradas, triangulares e outras variedades que não são úteis no cálculo da indutância.
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   Monitore as voltagens de entrada e do resistor exibidas na tela. Observe a tela do osciloscópio em busca de um par de ondas seno. Uma delas será controlável através do gerador de funções, enquanto a menor delas é resultado do encontro entre o indutor e o resistor. Ajuste a frequência do gerador de modo que a voltagem de junção listada na tela seja a metade da voltagem de entrada original.

   • Em um exemplo, você poderia configurar a frequência do gerador de modo que a voltagem entre os picos de ambas as ondas esteja listada em $1\ {\text{V}}$, valor que será exibido no osciloscópio. A seguir, mude-a até que esteja em $0,5\ {\text{V}}$.
   • A voltagem de junção é a diferença entre as ondas seno exibidas no osciloscópio. Ela deve ser metade da voltagem original do gerador.
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   Encontre a frequência da corrente do gerador funcional. Ela será exibida no osciloscópio. Observe os números presentes na base das informações para encontrar uma que esteja acompanhada de quilo-hertz (${\text{kHz}}$). Tome nota desse número, que será necessário em um cálculo para determinar o valor da indutância.

   • Se você precisa converter hertz (${\text{Hz}}$) em quilo-hertz (${\text{kHz}}$), lembre-se de que $1\ {\text{kHz}}=1.000\ {\text{Hz}}$ — por exemplo, ${\frac {1\ {\text{Hz}}}{1.000\ {\text{kHz}}}}=0,001\ {\text{kHz}}$.
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   Calcule a indutância usando uma fórmula matemática. Use a equação $L={\frac {R\times {\sqrt {3}}}{2\times \pi \times f}}$. Nela, $L$ representa a indutância, sendo necessário ter em mãos a resistência ($R$) e a frequência ($f$) calculadas previamente. Outra opção seria digitar os valores em uma calculadora de indutância, como esta.

   • Primeiramente, multiplique a resistência do resistor pela raiz quadrada de $3$. Como exemplo, $100\ {\text{ohms}}\times 1,73\left[\ldots \right]\simeq 173$.
   • A seguir, multiplique $2$, $\pi$ e a frequência. Como exemplo, se a resistência equivalesse a $20\ {\text{kHz}}$: $2\times 3,14\left[\ldots \right]\times 20\simeq 125,6$.
   • Conclua dividindo o primeiro número pelo segundo. Nesse caso, ${\frac {173}{125,6}}\simeq 1,38\ {\text{mH}}$ (mili-henry).
   • Para converter mili-henry para micro-henry ($\mu {\text{H}}$), multiplique-o por $1.000$: $1,38\times 1.000=1.378\ \mu {\text{H}}$.
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Método 2

Método 2 de 3:

Determinando-a com um multímetro LCR

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   Ligue o multímetro LCR e espere até que se inicie. O multímetro LCR básico é bastante semelhante ao convencionalmente usado para medir características como voltagem e corrente. A maioria dos modelos é portátil e com uma tela de leitura que exibirá o número $0$ ao ser pressionado o botão de energia. Se isso não acontecer, pressione o botão Reset para zerar a medição.

   • Também há máquinas eletrônicas maiores que tornam o processo de testagem ainda mais simples. Elas geralmente têm espaço suficiente para a inserção da espira indutora, o que possibilita um resultado mais preciso.
   • Multímetros não podem ser usados para se medir a indutância, uma vez que não possuem essa capacidade — felizmente, no entanto, há multímetros LCR baratos à disposição na internet.
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   Configure o LCR para medir $$ L {\displaystyle L} , a indutância. O dispositivo pode receber diversas medições, que estarão listadas no disco. Nesse caso, ${\text{L}}$ representa a indutância, sendo ela o seu objetivo. No caso de multímetros portáteis, gire o disco e aponte-o para ${\text{L}}$. Se estiver usando um multímetro eletrônico, pressione os botões presentes na tela para chegar nessa definição.

   • Os multímetros LCR têm múltiplas configurações, então tome o cuidado de estar usando a correta. A configuração ${\text{C}}$ é usada para a capacitância, enquanto a ${\text{R}}$ é usada para a resistência.
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   Configure o multímetro para $$ 100   kHz {\displaystyle 100\ {\text{kHz}}} em $$ 1   V {\displaystyle 1\ {\text{V}}} . Multímetros LCR geralmente oferecem várias configurações de testagem. O teste de indutância mais baixo costuma estar na faixa de $200\ \mu {\text{H}}$. Se estiver configurando um multímetro de mesa, $100\ {\text{kHz}}$ em $1\ {\text{V}}$ costuma ser perfeito para a maioria dos casos.

   • Usar a configuração errada prejudica a precisão de sua testagem. A maioria dos multímetros LCR é projetada para testar em baixa corrente, mas você ainda deve evitar deixá-la mais forte do que a espira indutora é capaz de suportar.
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   Ligue os cabos ao multímetro LCR. Ele terá um cabo de cores preto e vermelha assim como o multímetro. O vermelho deve ser inserido no plugue marcado como positivo, enquanto o preto deve ser inserido no plugue marcado como negativo. Toque-os nos terminais do dispositivo sendo testado para dar início ao envio da corrente.

   • Alguns multímetros LCR têm um espaço onde é possível conectar objetos como capacitares e espiras. Coloque os terminais do dispositivo nos soquetes para a testagem.
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   Observe a tela para determinar o valor da indutância. Dispositivos LCR realizam testes de indutância de forma quase instantânea. Você observará a mudança de leitura na tela imediatamente, exibindo um número em micro-henry ($\mu {\text{H}}$). Quando o tiver em mãos, você poderá desligar o multímetro e desconectar o dispositivo.
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Método 3

Método 3 de 3:

Calculando a indutância na inclinação voltagem-corrente

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   Ligue a espira indutora a uma fonte de voltagem pulsada. A forma mais simples de se obter esse tipo de corrente é comprando um gerador de pulsos. Ele funciona de forma semelhante ao gerador de funções convencional e também se conecta ao circuito da mesma maneira. Ligue o fio de saída do gerador a um fio de energia vermelho a ser conectado no resistor sensível.

   • Outra forma de obter um pulso é criar o circuito que gere um próprio. Ele pode danificar eletrônicos próximos, então tome cuidado ao usá-lo.
   • Os geradores de pulso dão maior controle sobre a corrente do que um circuito customizado, então é melhor confiar no gerador se houver um à sua disposição.
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   Configure os monitores de corrente com o resistor sensível e o osciloscópio. O resistor sensível à corrente deverá ser inserido no circuito. Coloque-o atrás do indutor, cuidando para que os terminais se toquem antes de conectar o fio de energia vermelho à ponta oposta. Acrescente o osciloscópio a seguir, conectando o fio de entrada preto ao fio de energia preto na ponta do indutor.

   • Teste os monitores depois de colocar tudo no lugar. Se tudo funcionar, você verá o movimento na tela do oscilador quando a corrente pulsada se ativar.
   • O resistor sensível à corrente é um tipo de resistor que recebe o mínimo de energia possível. Também chamado de resistor shunt, ele é necessário para se obter uma leitura precisa da voltagem.
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   Configure o ciclo do pulso para $$ 50 % {\displaystyle 50\%} ou inferior. Observe o pulso que se move pela tela do osciloscópio. Os pontos elevados da onda indicam quando o pulso está ativo. Os picos precisam ter aproximadamente o mesmo comprimento que os vales. O ciclo do pulso consiste no comprimento de uma onda completa no osciloscópio.

   • Como exemplo, o pulso poderia estar ativo durante um segundo e se desligar por um segundo. O padrão de ondas exibidas estará bem consistente, uma vez que o pulso se ativa apenas em metade do tempo.
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   Leia o valor mais alto da corrente e a quantidade de tempo entre os pulsos de voltagem. Observe o osciloscópio em busca dessas medições. A corrente máxima é o pico da onda mais elevada na tela e estará avaliada em amperes. O intervalo entre os picos estará exibido em microssegundos. Com ambos os valores em mãos, agora você poderá calcular a indutância.

   • Há $1.000.000$ microssegundos em um segundo. Se for necessário converter a medida para segundos, basta dividi-la em microssegundos por $1.000.000$.
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   Multiplique a voltagem e o comprimento dos pulsos. Use a fórmula $L={\frac {V\times T_{p}}{I_{m{\acute {a}}x}}}$ para calcular a indutância. Todos os valores necessários estarão no osciloscópio. Aqui, $V$ representa a voltagem que vem dos pulsos, $T_{p}$ representa o intervalo de tempo entre eles e $I_{m{\acute {a}}x}$ representa a corrente máxima avaliada previamente.

   • Como exemplo, se um pulso de $50\ {\text{V}}$ for entregue a cada cinco microssegundos, então: $50\times 5=250\ {\text{V}}\cdot {\text{ms}}$.
   • Outra opção é digitar os números em uma calculadora, como a presente aqui.
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   Divida o produto pela corrente máxima para chegar à indutância. Leia o que está exibido no osciloscópio para determinar a corrente máxima e insira esse valor na equação para finalizar os cálculos.

   • Como exemplo, ${\frac {250\ {\text{V}}\cdot {\text{ms}}}{5\ {\text{A}}}}=50\ {\text{mH}}$.
   • Embora a matemática pareça simples, configurar essa medida é mais complexo do que outros métodos. Quando tudo estiver funcionando, calcular a indutância fica fácil!
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Dicas

• Espiras maiores tendem a apresentar uma indutância menor do que as menores, devido à forma.
• Quando um grupo de indutores está colocado em série, a indutância total equivale à soma de cada um deles.
• Ao colocar um grupo de indutores em paralelo, a indutância total será muito inferior ao normal. Você terá que dividir $1$ por cada valor, somar o total e dividir $1$ pelo resultado.
• Indutores podem ser construídos como espiras em barra, núcleos anelados ou um filme fino. Quanto mais voltas ou área em uma espira, maior sua indutância.

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Avisos

• Multímetros de indutância de boa qualidade podem ser caros e difíceis de se achar. Além disso, os multímetros LCR mais acessíveis costumam fazer medições em corrente baixa, de modo que não são úteis para a testagem de grandes indutores.

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Materiais Necessários

Usando um resistor para determinar a indutância

• Gerador de voltagem pulsada;
• Osciloscópio;
• Espira indutora;
• Fios conectores;
• Calculadora.

Determinando-a com um multímetro LCR

• Multímetro LCR;
• Indutor ou outro dispositivo;
• Fios preto e vermelho.

Calculando a indutância na inclinação voltagem-corrente

• Gerador de voltagem pulsada;
• Osciloscópio;
• Resistor sensível à corrente;
• Espira indutora;
• Fios conectores;
• Calculadora.