A Eletricidade e Magnetismo

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS

Centro De Engenharias - Ceng

Curso De Engenharia Geológica

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Motor Homopolar

Bethânia Machado

Pelotas, 2021

Introdução

Motores são dispositivos que convertem alguma forma de energia em energia mecânica. Especificamente os motores elétricos operam de modo a transformar a energia elétrica em energia cinética rotacional ou translacional. Motores elétricos cujo resultado é a energia cinética rotacional são denominados rotativos e são os mais convencionais. Por outro lado, se a conversão resulta em energia mecânica sob a forma de movimento de translação o motor é dito como linear.

Popularmente conhecido na internet como “trem elétrico” ou “trem eletromagnético”, o motor homopolar linear é um dispositivo composto por imãs de neodímio grudados nas extremidades de uma pilha e um conjunto de espiras construídas com fios de cobre desencapado que servem de trilho para o objeto se deslocar.

Em 1820, Hans Christian Oersted inaugurou os estudos em eletromagnetismo. Até aquele momento, não se conhecia à relação entre fenômenos elétricos e magnéticos, mas Oersted observou que ao passar uma corrente elétrica em um fio em posição horizontal sobre uma agulha imantada (bússola), essa agulha sofria deflexão (MARTINS, 1986; CHAIB, 2007).

As descobertas de Oersted impactaram rapidamente na sociedade científica da época. Um desses impactos foi nos trabalhos de André Marie Ampère. Ele foi capaz de realizar a unificação entre corrente elétrica e magneto. Primeiramente, percebeu que na existência de polos nortes e sul, em um magneto, é possível realizar a analogia com correntes fechadas (DARRIGOL, 2000; POLITO, 2006).

A explicação de Ampère não agradou a Michael Faraday. Faraday, por ser influenciado pelo seu orientador, Humphry Davy, e Oersted, pelos experimentos na área de eletromagnetismo, resolveu ele próprio executar todos esses experimentos e realizar outros de sua própria invenção. Uma de suas invenções foi o Motor Homopolar, que foi crucial por proporcionar à Faraday a compreensão do funcionamento dos experimentos refeitos, além da comprovação da circularidade da ação magnética. Os trabalhos de Faraday foram todos experimentais, de caráter prospectivo, e não meras demonstrações de conceitos teóricos já conhecidos (POLITO, 2016). O trabalho corrobora a ideia de que uma abordagem matemática vai além da formulação de equações (PIETROCOLA, 2002).

As prospecções de Faraday a respeito da conexão dos fenômenos eletrodinâmicos e magnéticos o induziram a reduzir as explicações fenomenológicas a ações de força, que eram emanadas, no espaço, a partir dos polos magnéticos. Essa ideia, posteriormente, se desenvolveu no sentido de concepção das linhas de força. Para Faraday, essa emanação podia ser representada por um mapeamento físico das forças de atração e repulsão estendidas no espaço. A partir da ideia de emanação de forças, Michael Faraday especulou que a ação magnética era capaz de gerar fenômenos eletrodinâmicos (PROJETO HARVARD, 1969; ROCHA, 2009; POLITO, 2016). Perseguindo essa ideia, em 1831, ele finalmente criou um circuito que comprovava essa hipótese. Ele consistia em um anel metálico enrolado por fios de cobre.

Objetivos

O objetivo deste trabalho é elaborar um motor elétrico homopolar feito principalmente de sucatas, para compor a primeira nota da disciplina de Eletricidade e Magnetismo, ministrada no curso de Engenharia Geológica pelo Msc. Amilcar Barum.

Os motores elétricos, com base no tipo de movimento que produzem, podem ser classificados em rotativos e lineares. Além disso, um motor linear pode ser visto como um motor rotativo tradicional que teve o seu estator (parte estacionária do motor rotativo) cortado radialmente e depois desenrolado.

Matérias e Métodos

Os materiais utilizados na confecção de motor homopolar (figura 4) foram:

• Uma pilha alcalina AA duracel (figura 1);
• Fio de cobres (figura 2) 10 fios de 20 cm os quais foram enrolados dois montes de 5 fios cada,[pic 2]
• Imãs de neodímio e imãs normais (figura 3).

Figura 1: Pilhas utilizadas. Fonte: autora.

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Figura 2: Fios de cobre. Fonte: autora.

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Figura 3: Imãs. Fonte: autora.

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Figura 4: Motor homopolar. Fonte: autora

A espira circular é formado por fio elétrico desencapado e que faz o papel de estator de acordo com a definição empregada para um motor linear, uma pilha alcalina AA é acoplada 5 imãs 2 de neodímio e 3 normais, como os imãs são revestidos por um material condutor ao entrarem em contato com o interior do solenoide estabelecem o fechamento do circuito elétrico fazendo com que a haste de fios fique girando em torno da pilha.