Atividade III – Conversão eletromagnética de energia

Atividade III – Conversão eletromagnética de energia

Faraday, em 1831, acenou com a primeira possibilidade de intercâmbio entre energia elétrica e mecânica, dando início ao gerador e motor elétrico e a vários outros dispositivos de conversão de energia. Chamamos de máquinas elétricas o dispositivo que funciona como intermediário na conversão de energia elétrica em mecânica e vice-versa. Podemos dividir os dispositivos de conversão de acordo com a função:

1.  Dispositivos para medição e controle (transdutores): Desenvolvem forças proporcionais a sinais elétricos e sinais proporcionais à forças e velocidades.  

          Ex: Motores de conjugado, microfones, fonocaptadores, alto-falantes.

1. Dispositivos que produzem força: Desenvolvem forças de impulso não controladas.

Ex: Atuadores à solenóides, relés, eletroímãs.

1.  Dispositivos para contínua conversão de energia: Dispositivos de potência.

         Ex: Motores e geradores.

Para entendermos a conversão de energia é importante conhecermos os dois efeitos mais importantes envolvidos na conversão eletromecânica de energia que são: Indução e Força eletromagnéticas.

Faraday gerou uma tensão através do movimento relativo entre um condutor de eletricidade e um campo magnético. Como a tensão gerada só acontecia quando havia movimento relativo entre o campo e o condutor sem contato físico entre eles, Faraday a denominou de tensão induzida

A lei de Faraday-Neumann-Lenz, ou lei da indução eletromagnética, é uma lei da física que quantifica a indução eletromagnética, que é o efeito da produção de corrente elétrica em um circuito colocado sob efeito de um campo magnético variável ou por um circuito em movimento em um campo magnético constante. É a base do funcionamento dos alternadores, dínamos e transformadores.

Força eletromagnética - se um condutor se situa num campo magnético ou nele é inserido, e uma tensão é aplicada a ele, de tal forma que circule uma corrente, será desenvolvida uma força, e o condutor tenderá a mover-se em relação ao campo ou vice-versa.

Força contra eletromagnética - A força contra-eletromotriz é desenvolvida em sentido contrário ao da circulação da corrente (e fem) que criou a força ou movimento. Isto está de acordo com a Lei de Lenz e mostra que uma ação geradora é simultaneamente desenvolvida quando queremos que ocorra uma ação motora. Quando a máquina é operada como gerador, a corrente de armadura tem o mesmo sentido da fem gerada, e a fem gerada é maior que a tensão dos terminais da armadura que é aplicada à carga. As máquinas elétricas são constituídas por circuitos elétricos e magnéticos acoplados entre si.

A lei de Faraday-Lenz enuncia que a força eletromotriz induzida num circuito elétrico é igual a variação do fluxo magnético concatenado ao circuito. É importante notar que um campo magnético constante não dá origem ao fenômeno da indução. Por esta razão, não é possível colocar um magneto no interior de um solenoide e obter energia elétrica. É necessário que o magneto ou o solenóide movam-se, consumindo energia mecânica. Por esse motivo que um transformador só funciona com corrente alternada.

A contribuição fundamental de Heinrich Lenz foi a direção da força eletromotriz (o sinal negativo na fórmula). A corrente induzida no circuito é de fato gerada por um campo magnético, e a lei de Lenz afirma que o sentido da corrente é o oposto da variação do campo magnético que a gera.