Motores elétricos com processos de magnetismo

Introdução

Campo magnético é concentração de magnetismo que é criado em torno de uma carga magnética num determinado espaço. Sempre gerado por um imã, que é dipolo sendo assim tem um polo norte e um polo sul, essa combinação gera um campo magnético que sempre vai do polo Norte para o sul, assim criando linhas de campo magnético que denominamos como B.

Um campo magnético não precisa ser gerado apenas com um imã, ele é formado também em locais onde há passagem de correntes elétricas, ao ocorrer a passagem ordenadas de elétrons dentro de um fio condutor ela gera um campo magnético dependendo da sua quantidade, assim abrindo caminho para possíveis invenções.

Com um campo magnético em um local, existe uma força sendo aplicada nele, a força magnética, assim ela atua sempre de alguma forma, com isso podemos criar diversas coisas, uma delas é o motor elétrico. Com um imã gerando um campo magnético e uma bobina onde há passagem de corrente, temos dois campos, paralelos, se repelindo várias vezes, o que gera um movimento da parte da bobina que tem que estar solta, assim gerando um movimento mecânico, que em altas velocidades é capaz de movimentar até carros.

Junto com o campo magnético existe também uma força magnética, que atua nos corpos onde o campo está presente, onde dependendo do fluxo do campo essa força pode ser maior ou menor, e dependendo do local do gerador do campo, a direção da força pode ser diferente.

Objetivo

Neste relatório iremos mostrar o experimento que recria um motor elétrico, nessa experiencia buscamos fazer em miniatura em motor elétrico básico, usando como fonte de energia apenas uma bateria.

Com esse experimento buscamos ver de perto o funcionamento de um motor elétrico, analisar como são feitos, e ver como é simples um motor. Onde as peças que iremos utilizar são as básicas e apenas com eles podemos fazer um motor rodar.

E com o experimento poderemos ver de perto, um campo magnético gerado por um imã e um campo magnético gerado por uma corrente elétrica entrando em conflito, o que gera a rotação do motor. Com isso poderemos efetuar calcular que podem ser revertidos na velocidade do motor e entre outros

Desenvolvimento

Nessa experiência vemos de perto como as linhas de campo magnético funcionam e também como elas agem perto de outras. A montagem será de um motor básico, com apenas os elementos primordiais, porém um motor elétrico grande tem um funcionamento um pouco diferente como vemos na imagem:

[pic 1]

Onde vemos um motor de corrente de corrente alternada em funcionamento. Na figura (a) o motor está sendo retirado da inercia com a corrente passando no centro do motor onde está uma bobina, assim gerando um fluxo magnético criando nele um polo sul e um polo norte e um sul que são atraídos pelos seus opostos.

Na figura (b) podemos ver o motor em movimento com a bobina do centro sendo atraída pelos polos opostos do seu imã o que gera um movimento e um torque.

Na figura (c) vemos a corrente sendo invertida, onde o torque some e o motor para por um curto período de tempo, que faz com que ele se movimente levemente, assim gerando mais movimento.

Na figura (d) vemos o motor ligado novamente, com uma corrente passando por ele, gerando mais um campo magnético que é atraído pelos seus polos opostos gerando movimento.

Esses são os estados principais do motor, ele realiza a repetição desses passos até que a corrente pare de ser percorrida e ele desligue.

Arranjo Experimental

Os materiais que serão usados nesse experimento são:

• 90cm de fio de cobre esmaltado;
• 2 pedaços de arame;
• 1 pilha tamanho grande de 1,5V;
• Imã;
• lixa ou palha de aço;
• fita adesiva;
• tabua retangular ou suporte;

Com o fio de cobre esmaltado será feita uma bobina por onde passara uma corrente elétrica que irá gerar um campo magnético.

Com os 2 pedaços de arame iremos fazer um suporte para segurar a bobina em quanto ela gira.

A pilha será a fonte de energia da bobina e do motor todo.

O imã ele irá gerar um campo magnético continuo que entrara em conflito com o gerado na bobina.

A lixa vai ser utilizada para retirar o esmalte do cobre para que seja possível o contato elétrico.

Fita adesiva para prender os materiais.

E uma tabua ou um suporte para apoiar o motor nele.

Procedimento

Para realizar a montagem é simples, é preciso seguir esses passos:

1. Com o fio de cobre construir uma bobina com 20 voltas no mínimo e um diâmetro de pelo menos 4cm e separar 3cm para as extremidades. Quanto maior o número de voltas mais potente será o motor.
2. Montar os pedaços de arame para que o formato segure o motor e não atrapalhe na hora de girar.
3. Em seguida deve se juntar os pedaços de arame com as extremidades da bateria para que haja contato elétrico.
4. Lixar as pontas da bobina, uma deve se lixar inteira e na outra só metade, deixando uma metade com esmalte e outra metade sem esmalte.
5. Apoiar a bobina nas ates para que fique firme e elevado.
6. Deixar o imã de baixo da bobina para que os campos magnéticos entrem em contato.

Após esses passos se deve dar um impulso na bobina para que haja um arranque e ela comece a se movimentar como na figura abaixo:

[pic 2]

Argumentação

Como vimos a bobina começou a se movimentar, com os dois campos magnéticos entrando em contato se gera uma força magnética o que faz a bobina girar.

Sabendo disse é possível calcular em função das formulas gerais do campo magnético.

Para realizar o cálculo vamos utilizar a formula  onde:[pic 3]

B é o campo gerado, n é o número de espiras na bobina, u é a constante de permeabilidade do ar, i é a corrente que passa na bobina e r é o raio da bobina.