Aplicações de Campo Elétrico

1. Aplicações do campo magnético

Os campos magnéticos são usados ​​em toda a tecnologia moderna, particularmente em engenharia elétrica e eletromecânica. Algumas aplicacões:

• Campo magnético da terra:

O campo magnético da Terra serve para desviar a maior parte do vento solar, cujas partículas carregadas arrancariam a camada de ozônio que protege a Terra da radiação ultravioleta prejudicial. Um mecanismo de decapagem faz com que o gás seja capturado em bolhas de campo magnético, que são arrancadas pelos ventos solares. Cálculos da perda de dióxido de carbono da atmosfera de Marte, resultante da eliminação de íons pelo vento solar, indicam que a dissipação do campo magnético marciano causou uma perda quase total de sua atmosfera. 

• Campo magnético rotativo:

O campo magnético giratório é um princípio fundamental na operação de motores de corrente alternada. Um ímã permanente em tal campo gira de modo a manter seu alinhamento com o campo externo. Este efeito foi conceituado por Nikola Tesla, e mais tarde utilizado em seus primeiros motores elétricos AC (corrente alternada) e de outros. O torque magnético é usado para acionar motores elétricos. Em um projeto de motor simples, um ímã é fixado a um eixo de rotação livre e sujeito a um campo magnético de uma matriz de eletroímãs. Comutando continuamente a corrente elétrica através de cada um dos eletroímãs, invertendo assim a polaridade de seus campos magnéticos, como pólos são mantidos próximos ao rotor; o torque resultante é transferido para o eixo.

• Circutos magnéticos :

Um uso importante de  é em circuitos magnéticos onde  dentro de um material linear. Aqui,  é a permeabilidade magnética do material. Este resultado é similar em forma à lei de Ohm,  , onde ,   é a densidade da corrente,  é a condutância e  é o campo elétrico. Estendendo essa analogia, a contraparte da lei de Ohm macroscópica (é:[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

[pic 9]

Sendo  é o fluxo magnético do circuto,  é a força magnetomotriz aplicada ao circuito, e Rm é a relutância do circuito. Aqui, a relutância Rm é uma quantidade de natureza semelhante à resistência do fluxo.[pic 10][pic 11]

Usando essa analogia, é fácil calcular o fluxo magnético de geometrias de campo magnético complicadas, usando todas as técnicas disponíveis da teoria dos circuitos.

• Efeito Hall:

As forças magnéticas fornecem informações sobre os portadores de carga em um material por meio do efeito Hall.

• Eletroímas:

Eletroímãs são ímãs onde o campo magnético é produzido por uma corrente elétrica. Eles são compostos por um grande número de voltas de fio para criar fortes campos magnéticos. Os eletroímãs podem ser ligados e desligados e, portanto, são meios flexíveis de deslocar objetos metálicos pesados ​​de um ponto para outro. Os eletroímãs têm muitos usos na indústria.

• Motores elétricos (DC e AC):  

Um motor DC (Corrente continua) é baseado na ideia de que, se um loop condutor de corrente estiver situado em um campo magnético, as forças magnéticas atuam no loop. O campo magnético é o de um ímã permanente estático e é chamado de estator (de estático). A força que atua no loop dá a ele um movimento de rotação, daí o nome de rotor (de rotação) para o loop. Um motor AC é composto por um estator que é um grupo de eletroímãs projetado para produzir um campo magnético giratório quando alimentado com AC (corrente alternada). Dentro do estator existe um rotor composto por condutores suspensos. Como o campo magnético produzido pelo estator está girando, ele está, portanto, mudando (o campo magnético é uma grandeza vetorial) que, de acordo com a lei de Faraday, produz uma corrente elétrica no rotor. A corrente no rotor, por sua vez, produz um campo magnético que, de acordo com a lei de Lenz, se opõe ao campo magnético que o produziu, que é o campo magnético do estator. Assim, o rotor tende a tentar eliminar a diferença entre as velocidades de rotação do campo produzidas pelo estator e a velocidade do rotor, uma vez que essa diferença de velocidade dá origem à fem induzida no rotor. No entanto, o rotor nunca alcança o campo rotativo produzido pelo estator. Daí uma rotação sustentada do rotor.

• Geradores elétricos :

Um gerador elétrico é um dispositivo que converte energia mecânica em energia elétrica usando o princípio de indução eletromagnética descoberto por Michael Faraday: uma diferença de voltagem é criada entre a extremidade de um condutor elétrico movendo-se em um campo magnético. Esta diferença de voltagem pode ser usada para mover cargas elétricas, gerando uma corrente elétrica.

• Propagações de ondas eletromagnéticas:

As ondas eletromagnéticas são uma combinação de campos elétricos e magnéticos variáveis ​​que transportam energia eletromagnética de um ponto a outro. Os campos elétricos e magnéticos associados às ondas eletromagnéticas são vetores em planos perpendiculares uns aos outros. A direção na qual a energia eletromagnética se propaga (transporte eletromagnético) é perpendicular aos dois planos que contêm os campos elétrico e magnético. Alguns dos sistemas mais conhecidos que utilizam ondas eletromagnéticas são: antenas, guias de ondas, transmissões de rádio e TV, radar, satélite, fibras ópticas etc...

• Levitação magnética:

Maglev são os sistemas de trens mais rápidos do mundo e usam os princípios básicos de atração e repulsão no magnetismo. Um trem maglev é suspenso (levitado) acima de um trilho sem tocá-lo para reduzir os atritos usando repulsão magnética e impulsionado por um motor de indução linear. Conseqüentemente, o campo magnético é usado tanto para levitação do trem quanto para sua propulsão.

• Imagem de ressônacia magnética (Baseado na ressônancia magnética nuclear):

Um sistema de ressonância magnética (Ressonância Magnética) na medicina usa uma combinação de um campo magnético e ondas de rádio (eletromagnéticas) para gerar imagens de partes do corpo humano, como cérebro, coluna, articulações, abdômen, seios, coração e muitos outros partes do corpo. As imagens geradas são então analisadas para saber se determinada parte do corpo está funcionando normalmente ou não.