Consideremos inicialmente as idéias básicas do reator (indutor) e, em seguida, do transformador.
O reator (ou indutor, pois os termos são sinônimos) consiste em um certo número de espiras de um condutor enrolado convenientemente sobre um núcleo de ferro especialmente preparado, arranjados de modo a produzir fluxo magnético quando conduz corrente. A sua resistência é mínima, pois o reator é feito para se comportar como uma indutância, sendo a resistência um inconveniente. O reator é apresentado como na Figura 5, mostrando o enrolamento e o circuito magnético.
Consideremos o que acontecerá se ligarmos aos terminais do reator, de N espiras, uma bateria de tensão E e resistência interna desprezível.
A corrente começará a circular, crescendo a partir de zero. Ela produzirá a
força magnetomotriz (fmm)
, portanto, um fluxo
. Em qualquer instante,
onde
é a relutância do circuito magnético.
A fmm de valor total Ni ficará distribuída ao longo do
enrolamento. (O valor dos amperes-espiras deve ser considerado igual à corrente
total, medida em amperes, que passa em torno do eixo da bobina e, portanto,
concatenada com o fluxo. A fmm total é medida em amperes, reduzindo as
espiras a um simples número). A fmm manterá o fluxo em todas as regiões
possíveis, da mesma forma que uma bateria, com alguns resistores ligados a seus
terminais, impõe corrente através de todos eles. Embora a maior parte do fluxo
se estabeleça no núcleo (circuito magnético de baixa relutância), uma pequena
porção se estabelecerá no ar. A primeira componente de fluxo é chamado fluxo
principal e a última fluxo de dispersão.
O fluxo concatenado é o produto do fluxo pelo número de espiras com
ele concatenados,
, supondo-se que todo o fluxo se
concatena com todas as espiras. À medida que a corrente e o fluxo aumentam, o
fluxo concatenado cresce continuamente. De acordo com a lei de
Faraday, uma tensão é induzida na bobina e a cada instante esta tensão
é proporcional à taxa de variação do fluxo concatenado e conforme a lei de
Lenz, esta tensão induzida terá um sentido tal que se oporá à causa que
lhe deu origem, qual seja, o aumento de corrente.
Estas duas leis são formalizadas pela equação:
Pelas equações (6.1) e (6.2) temos:
A equação (6.3) mostra que a f.e.m. gerada por uma bobina se opõe à variação da corrente.
A propriedade de uma bobina se opor à variação da corrente através dela é chamada indutância. A unidade da indutância, no SI, é o henry.
Assim, a (6.3) pode ser reescrita como:
onde L é o símbolo da indutância, em henry. O sinal menos significa apenas que a tensão induzida é uma fcem e está em oposição à tensão aplicada.
Assim, a indutância pode ser formalizado pela equação:
Substituindo a relutância
na equação (6.5):