Maquinas Eletricas

Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais

Campus Contagem

Máquinas e Acionamentos Elétricos

Aplicações de Circuitos Magnéticos

Alunos: Cíntia Paula Maciel

Izabel Cordeiro

Simon Augusto

William Augusto

Turma: Eletroeletrônica 3

Data: 01/04/2015

Sumário

Introdução 3

Desenvolvimento4

Alto-falantes e microfones4

    Sensor de efeito Hall6

    Chave magnética reed8

Conclusão 10

Bigliografia11

• Introdução

Os efeitos magnéticos e eletromagnéticos exercem um papel importante no projeto de uma ampla gama de sistemas eletroeletrônicos em uso atualmente. Motores, geradores, transformadores, alto-falantes, relés, equipamentos médicos e mecanismo de todos os tipos dependem de efeitos magnéticos para funcionar de maneira adequada. A resposta e as características de cada um têm impacto sobre os níveis de corrente e de tensão do sistema, além de influenciar a eficiência do design, o tamanho resultante, entre outros aspectos importantes.

Circuitos magnéticos são usados para concentrar o efeito magnético de uma corrente em uma região particular do espaço. Em palavras mais simples, o circuito direciona o fluxo magnético para onde ele é necessário. Um circuito magnético pode ser construído a partir de uma variedade de seções com diferentes comprimentos, e diferentes propriedades magnéticas.

Os circuitos magnéticos são muito uteis para diversas aplicações do dia-a-dia, neste trabalho nos atentaremos ao uso dos circuitos magnéticos em alto-falantes e microfones, ao sensor de efeito Hall e as chaves magnéticas reed.

• Desenvolvimento
• Alto-falantes e microfones

Os efeitos eletromagnéticos são essenciais para o funcionamento de alto falantes. Na Figura 1 podemos observar como é construído um alto falante utilizando-se imãs e efeitos eletromagnéticos.

[pic 1]Figura 1: Alto-falante

Como é mostrado na Figura 1, o alto-falante basicamente é construído por um eletroímã, por um ímã permanente móvel e por um cone flexível. O seu funcionamento ocorre da seguinte forma: A forma de onda pulsante da corrente de entrada mostrada na Figura 1 é determinada pelo som a ser reproduzido pelo alto-falante. Com a variação da corrente relativa ao som, a força do eletroímã varia exatamente da mesma forma. Isso faz com que o cone do alto-falante vibre em uma frequência igual à da corrente. Quanto maior a intensidade do som, maior a amplitude de oscilação entre os picos e vales na forma de onda da corrente, e maior a amplitude de vibração do cone.

Para melhorar a qualidade do som pode-se montar o alto-falante um pouco diferente da montagem mostrada na Figura 1. No lugar do ímã permanente móvel coloca-se um ímã permanente fixo e acrescenta-se uma bobina móvel no interior do ímã. Esta montagem pode ser vista na Figura 2.

[pic 2]

Figura 2: Alto-falante: construção, princípio de operação, corte transversal de um alto-falante real.

Neste sistema a corrente produz um fluxo magnético no interior da bobina, fazendo com que ela se movimente no campo do ímã permanente. Assim, o núcleo vibra com a frequência do sinal de entrada, reproduzindo o som original, porém amplificado.

Microfones também utilizam efeitos eletromagnéticos. O seu funcionamento e construção também podem ser vistos na Figura 2. A onda sonora a ser reproduzida faz com que uma bobina móvel, fixada no núcleo, desloque-se no campo magnético de um ímã permanente. De acordo com a lei de Faraday, uma tensão é induzida na bobina móvel cuja intensidade é proporcional à velocidade com que ela se move no campo magnético. A tensão induzida resultante pode então ser amplificada e usada para reproduzir o som original através de alto-falantes. Existem microfones com outros tipos de funcionamento, baseado em capacitores, carbono granulado, etc, porém os microfones a base de efeitos eletromagnéticos são os mais utilizados.

• Sensor de efeito Hall

                  O sensor de efeito Hall é um dispositivo semicondutor que gera tensão de saída quando exposto a um campo magnético. Sua construção básica pode ser observada na Figura 3. Ela consiste de um bloco de material semicondutor percorrido por uma corrente.

[pic 3]Figura 3: Construção do sensor de efeito Hall

Se for aplicado um campo magnético perpendicular a direção da corrente, como mostra a figura, uma tensão Vh será gerada entre os dois terminais. Essa tensão se deve à separação entre cargas positivas e negativas causadas pela força de Lorentz. A força de Lorentz diz que quando subtemidos a um campo magnético, os elétrons estão sujeitos à ação de uma força proporcional à sua velocidade e à intensidade do campo magnético. A direção da força é determinada pela regra da mão esquerda. Na Figura 4 podemos ver como a força de Lorentz orienta os elétrons.

[pic 4]Figura 4: Efeito no fluxo de elétrons

        Como podemos ver, a força faz com que os elétrons se acumulem na parte de cima do semicondutor, deixando uma carga positiva na parte superior do material. Quanto maior a intensidade da corrente ou a força do campo magnético, maior a tensão induzida.

        A partir desta explicação, pode-se perceber que o sensor de efeito Hall pode ser utilizado para medir a intensidade de um campo magnético ou a corrente por um dispositivo, dependendo de qual dessas duas quantidades for mantida constante. Duas aplicações desse sensor são evidentes: medir a força de um campo magnético na vizinhança do sensor (aplicando-se uma corrente fixa) e medir a intensidade de corrente através do sensor (sendo conhecida a força do campo magnético em torno do sensor).

        Existem muitas aplicações interessantes e inovadoras para os sensores de efeito Hall. Eles são bastante utilizados como dispositivos em um sistema de alarme em grandes lojas de departamento cujo objetivo é dificultar o roubo de mercadorias. Uma pequena tira magnética, presa à mercadoria, dispara um alarme sonoro quando um cliente atravessa as portas de saída sem ter pagado pelo produto. O sensor, a fonte de corrente e o sistema de controle ficam perto das portas de saída. Quando o cliente efetua o pagamento, o caixa remove a tira magnética ou a desmagnetiza.