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VARIANTES DE BOBINAS DE RUHMKORFF
Esta matéria a publicamos com a autorização expressa do Prof. Luiz Ferraz Netto
Clique ao lado para acessar o site de Ciências do Prof. Ferraz: http://www.feiradeciencias.com.br
 
 
 
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                    Prof. Luiz Ferraz Netto
                                                                                                                                                      leo@barretos.com.br 
 
 
1. Auto-indução ajustável 

As faíscas produzidas na abertura do circuito primado, como dissemos, são originadas pela auto-indução desenvolvida no próprio enrolamento primário. O colapso do campo magnético age no próprio enrolamento que o produziu, dando nascimento a uma contracorrente de indução, cuja tensão é muito maior que a d.d.p. aplicada pela bateria. Aprimore-se nesse conceito de auto-indução.  

Um modo de ajustar o funcionamento da bobina de Ruhmkorff para o máximo desempenho é tomar essa auto-indução adequada com o tipo de interrupção adotado. Isso se consegue dividindo-se o enrolamento primário em quatro setores (enrolamento quadrifilar). Segure as extremidades de 4 fios magnéticos e proceda ao enrolamento como se fosse um só, em duas camadas. Feito isso corte adequadamente as extremidades dos quatros fios e terá 4 enrolamentos primários independentes. Essas 8 pontas de fios podem ser usadas externamente e convenientemente para se obter a auto-indução mais adequada ao bom funcionamento. 

 
 Interligando-se os quatros enrolamentos em paralelo, a auto-indução chega ao mínimo; todos em série e concordância teremos um máximo. Todas as outras demais possibilidades paralelo/série terão auto-indução com valor entre esses dois extremos. Escolha a mais adequada ao tipo de interruptor e desempenho. 

2. Interruptor eletrolítico (Wehnelt) 

Nos terminais da bobina secundária há duas varetas metálicas (com cabos isolantes), uma das quais termina em ponta e a outra em disco metálico de uns 4 cm de diâmetro. Entre a ponta e disco salta a faísca. A distância máxima que os separa, com faísca ainda saltando, dá-se o nome de comprimento de faísca ou distância explosiva. 

Essa distância é utilizada para classificar as bobinas. Serão consideradas pequenas (porém não menos didáticas) aquelas com 5, 10, 15 ou 20cm de distância explosiva. Medianas serão as bobinas com distância explosiva de 25 a 50cm e grandes aquelas com mais de 40 cm. 

 
 Algumas faculdades têm bobinas com faíscas de mais de 120cm. A f.e.m. induzida entre os pólos de uma bobina com 20cm de distância explosiva é de uns 160 000 volts, para 50cm, da ordem de 270 000 volts. 

Essa f.e.m. induzida (tensão elétrica), pela lei de Faraday, está totalmente condicionada (para um dado número de espiras do secundário) à rapidez com que varia o fluxo magnético que abraça o enrolamento, na unidade de tempo. 

Para aumentar essa rapidez de variação de fluxo, temos que aumentar o número de interrupções por segundo na corrente elétrica que circula pela bobina primária. Todos os interruptores mecânicos só conseguem de 20 a umas 150 interrupções por segundo, dependendo da auto-indução do primário. 

Uma técnica para obter-se um número bem maior de interrupções por segundo, com recursos simples, é utilizar no lugar do interruptor mecânico de Wagner, o interruptor eletrolítico de Wehnelt, que apresenta enorme eficiência. 

Baseia-se no efeito Joule e na ação eletrolítica da corrente elétrica, oferecendo, entre outras, a vantagem de permitir emprego de correntes muito mais intensas (valor médio) do que aquelas permitidas com baterias de pilhas. Esse interruptor, o Wehnelt, como era conhecido, tem o aspecto indicado na ilustração abaixo, onde comparece, também, o circuito elétrico para a montagem. 

 
 O interruptor propriamente dito consta de um béquer, com10% de ácido sulfúrico em água, dentro do qual se mergulham, parcialmente, uma lâmina de chumbo e um tubo de vidro (tubo de ensaio, pirex, preenchido com areia fina), de cuja extremidade selada a fogo sobressai uma ponta de platina de 1 ou 1,5 mm.  
Esse interruptor é ligado em série com a fonte de tensão (que pode ser de 110 VDC - tensão da própria rede, retificada ou não), uma lâmpada de 150 a 200 W/110 V (pode ser utilizado, em substituição, um resistor de cerca de 50 ohms, 20 W) e com o primário da bobina de indução (parte inferior da ilustração acima). 

A corrente vai do positivo (se adotar a retificação) da etapa retificadora para o fio de platina e dai passa, através da solução, para lâmina de chumbo, continuando pelo enrolamento primário da bobina e termina no pólo negativo da fonte de tensão. O uso da corrente alternada aumenta um pouco o rendimento do processo. 

A teoria: A corrente decompõe o ácido (há toda uma teoria da eletrólise em torno disso) e na ponta de platina desprende-se certa quantidade de oxigênio/hidrogênio. Como essa ponta tem reduzida superfície, desenvolve-se aí considerável quantidade de calor (por efeito Joule ), além de produzir um barulhinho bastante atrativo). Isso vaporiza energicamente a água na ponta, a ponto de, decompô-la em oxigênio e hidrogênio.  
Em conseqüência disso, forma-se ao redor da ponta urna cobertura gasosa (vapor d'água, hidrogênio e oxigênio) em tal proporção que isola a ponta, interrompendo a corrente elétrica. Ao mesmo tempo, ocorrendo a interrupção e em virtude da auto-indução no primário, produz-se uma extra-corrente, que produz uma faísca no local da interrupção. Essa faísca produz a combinação do hidrogênio e oxigênio para formar a água, desaparecendo com isso a cobertura gasosa e assim o líquido restabelece contato com a ponta.  
O ciclo se repete em brevíssimo intervalo de tempo e assim a interrupção da corrente se sucede com grande rapidez.  

Com esse interruptor de Wehnelt consegue-se facilmente de 1000 a 2000 interrupções por segundo, obtendo-se com isso faíscas generosas em forma de penachos. 

Esse número de interrupções depende da auto-indução da bobina, das dimensões do fio de platina e da tensão de alimentação; podendo chegar às 3 000 por segundo em pequenas bobinas. 
Vale a pena a construção desse Wehnelt pois, permite, também, alimentação através da rede elétrica domiciliar e, por outro lado, apresenta uma corrente média bem superior aos demais tipos de interruptores que serão apresentados. A idéia básica desse interruptor nasceu da eletrólise da água (eletrodo de platina em solução ácida).  

Sugerimos um exercício mental: o que acontecerá se os eletrodos fossem, pouco a pouco, diminuindo de comprimento? 

Nota 
Para explicação mais sucinta para o fenômeno das interrupções pode-se recorrer ao fenômeno da calefação que ocorre ao redor da diminuta ponta. A ponta de platina torna-se incandescente devido à passagem da corrente em reduzida área; o contato é suprimido pelo efeito da calefação que se origina. 

Modernamente, como veremos em outras montagens, pode-se obter interrupções com SCR, TRIACs e circuitos integrados, em apresentações bem mais compactas Porém, como a intenção é puramente didática e querermos transmitir princípios básicos de ciências, com explicações e funcionamento compatíveis ao nível de ensino médio, preferimos sem dúvida, um interruptor eletrolítico de Wehnelt a um triac tipo TIC-216B e todo o 'penduricalho' eletrônico que o acompanha para produzir sinais periódicos na porta (gate) de controle. Isso não exclui, obviamente, a inclusão de tal circuito na bobina de Ruhmkorff, acoplando o ano de 1851 com o nosso 2001 --- 150 anos de evolução científica. 
 
 
 

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