Experimento com Diodo Comutador: Suprimindo Retorno Indutivo com Lâmpada de Neônio

Peças e Materiais

• Bateria de 6 V
• Transformador de força: 120 VCA step-down para 12 VCA (Radio Shack catálogo #273-1365, 273-1352 ou 273-1511)
• Diodo retificador 1N4001 (Radio Shack catálogo #276-1101) – qualquer diodo da série 1N400X funcionará
• Lâmpada de neônio (Radio Shack catálogo #272-1102)
• Duas chaves toggle SPST (Single-Pole, Single-Throw)

Embora um transformador dedicado seja recomendado, qualquer indutor com núcleo de ferro servirá. Para construção econômica, chaves de luz domésticas podem servir como chaves toggle.

Referências Cruzadas

• Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Cap. 16: "Constantes de Tempo RC e L/R"
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Cap. 3: "Diodos e Retificadores"

Objetivos de Aprendizado

• Revisar o fenômeno do "kickback" indutivo
• Demonstrar como um diodo pode suprimir o kickback indutivo

Diagrama Esquemático

Ilustração

Instruções

Ao montar o circuito, observe a polaridade do diodo: o cátodo (marcado com uma faixa única) deve enfrentar o terminal positivo (+) da bateria. O diodo deve estar reversamente polarizado e não conduzindo quando a chave #1 estiver na posição "ligado".

Use o enrolamento de alta tensão (120 V) do transformador como bobina do indutor. O enrolamento primário tipicamente tem maior indutância que o secundário, produzindo efeito de flash da lâmpada mais pronunciado. Com a chave #2 em "desligado", o diodo está desconectado do circuito.

Abra e feche a chave #1 rapidamente. Quando ela abre, a lâmpada de neônio piscará devido ao kickback indutivo: o indutor gera uma grande tensão ao resistir à queda súbita de corrente. Este flash demonstra a energia armazenada no campo magnético.

O kickback indutivo pode danificar contatos de chaves através de arco. A lâmpada de neônio fornece um caminho de descarga seguro, convertendo a energia armazenada em luz e calor, protegendo assim os contatos.

Para ilustrar o efeito protetor, feche a chave #2 para conectar o diodo. Repita a abertura/fechamento rápido da chave #1. Desta vez, a lâmpada de neônio não piscará porque o diodo limita o pico de tensão, redirecionando a corrente com segurança.

Verifique a operação do circuito medindo a tensão no indutor enquanto a chave #1 está fechada. Uma tensão completa da bateria indica orientação correta do diodo; leitura baixa sugere diodo invertido causando curto.

Planilha Relacionada

• Planilha de Aplicações Diversas de Diodos