Bobina de relé e díodo de roda livre
A bobina continua depois de desligar
Um relé usa uma bobina magnética para mover contactos. Um díodo de roda livre oferece caminho à corrente depois de abrir o interruptor de comando. Observe a energia magnética diminuir em vez de desaparecer instantaneamente.
BANCADA DE EXPERIÊNCIAS
Muda as definições do circuito, prevê as leituras e verifica um desafio. São modelos educativos; cada lição explica os pressupostos.
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Por que funciona
Bobina estabilizada representada por resistência R e indutância L. Libertar amostra a queda através de um díodo ideal sempre presente de 0.7 V; o laboratório continua ligado. Não se simulam tensão sem proteção, movimento, ressalto ou tempo real de libertação.
Vs é alimentação da bobina, R resistência do enrolamento, L indutância, I corrente e t tempo depois de abrir. Vsw é tensão do nó do interruptor relativa a 0 V; D indica o díodo. mH é um milésimo de henry, ms um milésimo de segundo e µJ um milionésimo de joule de energia. Antes de libertar I0 = Vs/R. A fórmula usa exp, queda exponencial, e max para evitar corrente negativa. Enquanto há corrente Vsw = Vs + 0.7 V; a zero Vsw = Vs.
Dificuldade
Monte · Monte o circuito
Ligue com alimentação 5 V, resistência do enrolamento 100 Ω e indutância 100 mH. Mantenha a bobina alimentada: leia 50 mA e 125 µJ.
Precisa de uma dica?
Vs = 5 V; R = 100 Ω; L = 100 mH → I = 50 mA; E = 125 µJ
Explore · Explore o limite
Com os mesmos 5 V, 100 Ω e 100 mH, liberte a bobina e meça 1 ms depois de desligar o interruptor. Leia cerca de 13.969 mA e tensão do nó 5.7 V.
Precisa de uma dica?
Vs = 5 V; R = 100 Ω; L = 100 mH; t = 1 ms → I ≈ 13.969 mA; Vsw = 5.7 V
Resolva · Resolva o desafio
Mantenha 5 V, 100 Ω e 100 mH; meça a bobina libertada em 3 ms. Chegue a corrente zero e energia armazenada zero.
Precisa de uma dica?
Vs = 5 V; R = 100 Ω; L = 100 mH; t = 3 ms → I = 0 mA; E = 0 µJ
Leituras adicionais e receitas de circuitos
A bobina continua depois de desligar
O interruptor abre, mas a corrente não pode parar instantaneamente. O campo magnético entrega energia e conduz corrente por um novo laço: enrolamento e díodo. A orientação do díodo bloqueia corrente da alimentação normal e permite a queda de corrente.
I0 = Vs/R; I(t) = max((I0 + 0.7/R) × exp(−Rt/L) − 0.7/R, 0); E = ½LI²
A energia inicial E = ½LI² dissipa-se no enrolamento e no díodo. A queda fixa do díodo acrescenta tensão contra a corrente. O modelo termina a queda quando a corrente chega a zero.
Um padrão útil
Com 5 V, 100 Ω e 100 mH, a corrente chega a zero por volta de 2.097 ms. A queda fixa de 0.7 V do díodo dá um tempo finito; uma exponencial pura aproximar-se-ia de zero para sempre.
Além do modelo
O caminho de roda livre de baixa tensão limita o esforço, mas mantém a corrente a circular. Contactos reais podem libertar-se mais tarde do que com um limite de tensão maior; o modelo elétrico não prevê o seu tempo.
Um erro que vale evitar
A libertação começa numa bobina já estabilizada, não numa bobina ligada brevemente. Corrente calculada zero não mede quando contactos reais se moveram.
Só a indutância duplica; alimentação, resistência e instante 1 ms mantêm-se. A corrente restante…
- é maior
- é igual
- fica zero imediatamente
Saiba mais
A corrente inicial Vs/R é igual, mas maior indutância abranda a queda, deixando mais corrente no mesmo instante.
Monte o circuito
Use 5 V, 100 Ω e 100 mH com bobina alimentada. Os 50 mA estáveis guardam 125 µJ; o interruptor ideal fechado está em 0 V.
I = 50 mA; Vsw = 0 V; E = 125 µJ
Explore o limite
Mantenha esses valores, liberte a bobina e escolha 1 ms. Leia aproximadamente 13.969 mA, 5.7 V no nó e 9.757 µJ ainda armazenados.
I ≈ 13.969 mA; Vsw = 5.7 V; E ≈ 9.757 µJ
Mude uma variável
Com 5 V e 100 Ω, compare 100 mH e 200 mH em 1 ms após libertar. A corrente inicial é igual, mas maior indutância guarda mais energia e conserva mais corrente.