Efisica

Aplicações do 2º fenômeno eletromagnético

 

 

O 2o fenômeno eletromagnético tem inúmeras aplicações. Todas elas consistem em se usar uma combinação de um campo magnético e uma corrente elétrica para se obter uma força num condutor. Essa força poderá deslocar o condutor; assim obtemos energia mecânica (no movimento) partindo inicialmente de um campo magnético e uma corrente elétrica.

 

1ª - Roda de Barlow

 

É um dispositivo que serve para mostrar como se pode obter movimento de um corpo utilizando-se um campo magnético e uma corrente elétrica. É uma roda metálica dentada, suspensa por um eixo horizontal O, cujos dentes submergem no mercúrio contido numa cuba C (fig. 296). A roda fica colocada entre os polos de um ímã, de maneira tal que o campo magnético seja perpendicular à roda. A corrente i, fornecida por um gerador, percorre a roda segundo um raio do círculo, e passa através do mercúrio da cuba C, pois os dentes que estão em contato com mercúrio fecham o circuito. Vê-se, pela regra dos três dedos da mão esquerda, que a roda fica sujeita a uma força que atua no plano da roda. Essa força produz na roda um movimento de rotação. Logo que um dente sai do mercúrio, outro dente entra, o circuito elétrico se fecha novamente, e tudo se repete. Assim, com a utilização do ímã e da corrente elétrica a roda gira. A figura 297 é a fotografia de uma roda de Barlow; vêem-se os fios por onde a corrente chega do gerador, e o ímã, colocado em posição horizontal.

Roda de Barlow

Figura 296

A roda de Barlow é um exemplo de motor elétrico, isto é, um dispositivo que utiliza corrente elétrica e campo magnético para obter movimento de algum corpo.

motor elétrico,

Figura 297

 

2ª - Quadro plano em campo magnético uniforme

 

Suponhamos um condutor com a forma retangular ABCD, aberto no lado AB para que possa receber a corrente i, como indica a figura 298. Imaginemos o quadro ABCD colocado em um campo magnético uniforme de indução magnética de tal modo que AD e BC fiquem perpendiculares ao campo. Aplicando a regra dos três dedos da mão esquerda vemos que, quando passa corrente, nos ramos AE e JB atuam as forças , no lado CD atua a força f. Tanto f como atuam no plano do quadro e não produzem movimento do quadro: simplesmente tendem a deformar os condutores AE, JB e CD. O lado Ad fica sujeito à força e BC à força . Essas duas forças são paralelas, têm sentidos opostos e mesma intensidade ( , tópico "Campo Magnético em um Ponto Infinitamente Próximo de um Polo Plano"). Então elas formam um binário, que dá ao quadro um movimento de rotação ao redor da reta mn.

Quadro plano em campo magnético uniforme

Figura 298

Esse é mais um exemplo de como se pode obter movimento de um corpo utilizando-se um campo magnético e uma corrente elétrica.

3ª - Motor elétrico

 

Chama-se motor elétrico a qualquer dispositivo que recebe energia elétrica e fornece energia mecânica. A roda de Barlow é um primeiro exemplo de motor elétrico. Mas, os motores comuns se baseiam no comportamento do quadro plano colocado no campo magnético uniforme.

Suponhamos que o quadro ABCD seja disposto ao redor de um cilindro, como indica a figura 299. O binário formado pelas forças e faz com que o cilindro entre em rotação. Na prática, em vez de um único quadro, enrolamos no cilindro muitos quadros, e os seus binários são somados.

motor elétrico

Figura 299

A figura 300 é um esquema de um motor elétrico, mostrando as partes fundamentais de um motor:

esquema de um motor elétrico, mostrando as partes fundamentais

Figura 300
a) um ímã, que produz um campo de indução magnética (em vez de ímã poderia ser uma bobina);
b) um cilindro, no qual estão enrolados os condutores;
c) um conjunto de condutores, enrolados ao redor desse cilindro de maneira a formar quadros planos como os que estão indicados na figura 299.

Os quadros planos estão ligados em série. A corrente i que passa por êles é fornecida ao motor por algum gerador. Para que a corrente chegue até os condutores, no eixo do cilindro são fixados dois anéis metálicos, que giram solidários com o cilindro. Êsses anéis ficam encostados a dois pedaços de carvão, chamados escovas, que são ligados aos fios que vão ter ao gerador. Os condutores do cilindro têm suas extremidades ligadas aos anéis. A corrente chega por um dos fios ligados ao gerador, passa para a escova, depois ao anel, deste aos condutores do cilindro, depois de percorrer os condutores vai ao outro anel, escova correspondente e sai para o outro fio que vai ter ao gerador.

O conjunto do cilindro com os condutores enrolados nele é chamado ROTOR, porque é a parte que gira. O ímã (ou bobina) que produz o campo é chamado ESTATOR, porque fica fixo.

Ao eixo do rotor ligamos as peças que desejamos por em movimento, como por exemplo, as rodas de um bonde, as escovas de uma enceradeira, as pás de um ventilador, etc.. Na maior parte dos casos, o rotor é horizontal; equivale a girar a figura 300 de 90o.

 

4ª - Galvanômetro de quadro móvel

 

Uma outra aplicação do quadro plano colocado em campo magnético uniforme está na construção de instrumentos de medida. Um desses instrumentos é o galvanômetro de quadro móvel.

Êsse galvanômetro consiste de:

a) um ímã permanente, que produz um campo magnético entre seus polos;
b) uma bobina, em forma de quadro plano, colocada nesse campo entre os polos do ímã (fig. 301).

Galvanômetro de quadro móvel

Figura301

O quadro é percorrido pela corrente i que se quer medir. Quando a corrente passa, as forças e fazem o quadro girar de certo ângulo , como está indicado na figura b. Pode-se demonstrar que o ângulo é diretamente proporcional à corrente i, isto é, que:

onde K é uma constante. K tem um valor conhecido para cada instrumento. Conhecendo-se e K, determina-se i. Para se medir o ângulo , o galvanômetro tem um espelho E preso ao suporte da bobina. Quando esta gira, o espelho também gira, e o ângulo de rotação é medido pelo método de Poggendorff. A figura 302 é a fotografia de um desses galvanômetros.

fotografia de um desses galvanômetros


Resumo

 

1 – 2a lei elementar de Laplace: .

2 – Sentido de : dado pela regra dos três dedos da mão esquerda.

3 – Força que atua em condutor retilíneo colocado em campo magné tico uniforme:

4 – Unidades a serem usadas nessa fórmula:

GGSEM: abampère gauss centímetro dine

MKS: ampère metro newton

 

 

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