Calculadora de bobina helicoidal

Uma bobina helicoidal é um condutor enrolado em espiras ao redor de uma forma cilíndrica. Quando passa corrente, os campos das espiras se reforçam e criam um campo magnético ao longo do eixo. Bobinas aparecem em eletroímãs, relés, sensores, divisores de frequência de áudio, circuitos de rádio, conversores de potência e equipamentos de laboratório. Seu comportamento elétrico depende da geometria, do material condutor, da frequência e de materiais magnéticos próximos. Esta calculadora oferece uma estimativa transparente para um solenoide de camada única, enrolamento uniforme e núcleo de ar. A indutância é estimada pela relação do solenoide longo: permeabilidade do vácuo multiplicada pelo quadrado do número de espiras e pela área transversal, dividida pelo comprimento da bobina. O raio da área é metade do diâmetro da bobina. Aumentar as espiras ou o diâmetro eleva a indutância; alongar o enrolamento a reduz. O modelo pressupõe núcleo de ar e campo razoavelmente uniforme no interior. Bobinas curtas e grossas apresentam efeitos de extremidade mais fortes, então fórmulas especializadas ou simulação eletromagnética podem melhorar resultados de precisão. O comprimento aproximado do fio é a circunferência de uma espira multiplicada pelo número de espiras. A resistência em corrente contínua é a resistividade vezes o comprimento do fio, dividida pela área transversal do condutor. Perto da temperatura ambiente, a resistividade do cobre é cerca de 1.68 vezes dez elevado a menos oito ohms metro, mas temperatura, liga, espaçamento do isolamento, terminais e percurso do fio afetam a medição real. A estimativa também omite os efeitos pelicular e de proximidade, que aumentam a resistência efetiva com a frequência. A densidade de fluxo magnético usa a expressão ideal do solenoide com espiras por unidade de comprimento e corrente. A reatância indutiva é dois pi vezes a frequência vezes a indutância. A combinação de reatância e resistência como componentes perpendiculares fornece o módulo da impedância. A perda no cobre é a corrente ao quadrado vezes a resistência, e o fator de qualidade é a reatância dividida pela resistência. Esses resultados ajudam a comparar enrolamentos, mas saturação e perdas no núcleo devem ser avaliadas separadamente quando houver núcleo magnético. Trate os resultados como uma estimativa inicial de engenharia. Confirme que o fio suporta a corrente e dissipa calor com segurança, que o enrolamento cabe no carretel e que o isolamento atende à tensão exigida. Em radiofrequência, inclua capacitância parasita e autorressonância; acima dela, o modelo simples de indutor deixa de valer. Para eletroímãs de alta potência, verifique elevação de temperatura, ciclo de trabalho, forças mecânicas e limites da fonte. Confira projetos finais com componentes medidos ou um solucionador de campos adequado.