O DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA EXATAS E TECNOLÓGICAS ENGENHARIA ELÉTRICA

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA EXATAS E TECNOLÓGICAS

ENGENHARIA ELÉTRICA

PRÁTICA 04 – CAMPOS MAGNETOSTÁTICOS

ÍCARO MATHEUS DE ALMEIDA VITÓRIO (201610496)

JÔNATHAS DE SOUZA MOREIRA (201611114)

MARINO CURRÁS DOS SANTOS (201611116)

ILHÉUS – BAHIA

2021

ÍCARO MATHEUS DE ALMEIDA VITÓRIO (201610496)

JÔNATHAS DE SOUZA MOREIRA (201611114)

MARINO CURRÁS DOS SANTOS (201611116)

PRÁTICA 04 – CAMPOS MAGNETOSTÁTICOS

Relatório apresentado como parte dos critérios de avaliação da disciplina CET1216 - ELETROMAGNETISMO. Turma P06. Dia de execução do experimento: 18/10/2021.

Professor: Rafael Rodrigues Queiroz Freitas

        

ILHÉUS – BAHIA

2021

1. INTRODUÇÃO

Uma das revoluções mais marcantes da física foi a descoberta, feita por Hans Cristian Oersted, de que, ao redor de um fio percorrido por corrente, circula um campo magnético. A partir disto, André Marie Ampère deduziu a matematicamente este campo. Tal dedução mundialmente conhecida como Lei de Ampère.

Ela estabelece que a integral de linha da componente tangencial de H em torno de um caminho fechado é equivalente a corrente I envolvida no caminho, portanto:

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Em suma, ela estabelece que a soma dos produtos das parcelas de H fornecerá a corrente resultante que atravessa a superfície envolvida. De forma esquemática, temos a figura abaixo:

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Figura 1 - Esquemático da Lei de Ampère relacionada ao campo magnético e a densidade de corrente J.

A lei de Ampère é similar a lei de Gauss para campos elétricos em sistemas onde existem distribuições simétricas de corrente. Ela é uma das equações de Maxwell e, portanto, uma lei fundamental do eletromagnetismo, e será utilizada para determinar a intensidade do campo magnético para distribuições simétricas de corrente, neste caso, linha de transmissão coaxial e transmissão a dois fios.

1. MATERIAIS ULTILIZADOS

• Computadores;
• Software FEMM;
• Calculadora.

1. OBJETIVOS

- Aplicar a lei de Ampère para determinar a intensidade do campo magnético para as distribuições simétricas de corrente: linha de transmissão coaxial e linha de transmissão a dois fios;

- Verificar o comportamento do vetor intensidade de campo magnético (), do vetor densidade do fluxo elétrico () e da densidade de corrente () utilizando as ferramentas do software FEMM;[pic 4][pic 5][pic 6]

- Determinar a intensidade do campo magnético utilizando as ferramentas do software FEMM e comparar com os valores obtidos analiticamente.

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. Para o primeiro experimento (Transmissão Coaxial), seguimos os seguintes passos:

• Abrimos o FEMM e em um novo arquivo e selecionamos a opção “Magnetics Problems”, selecionamos a ferramenta “Node” e inserimos com a tecla “TAB” nos pontos (15,20); (15,19); (15,17); (15,13); (15,11) e (15,10).
• Depois fomos na opção “Problem” e configuramos da forma: Problem Type: Planar; Length Units: Centimeters; Frequency: 0 Hz; Depht: 1000; Solver Precision: 1e-008.
• Assim, prosseguimos aplicando os seguimentos de arco com a ferramenta “Arc Segment”, ligando os pontos (15,13) e (15,17); (15,11) e (15,19); (15,10) e (15,20).
• Após termos formado um sistema tal como o da “Figura 2”, fomos em Properties > Materials Library e adicionar os materiais “Air”e “Copper”. Com a ferramenta "Block labels" clicamos em um ponto dentro do condutor interno, entre o condutor interno e o condutor externo e dentro do condutor externo e definimos o material para cada dessas regiões.
• Por fim, fomos em Properties > Circuits > Add. Definimos a corrente do condutor interno de 25 A e do condutor externo de -25 A. Criamos a malha em Mesh > Create Mesh. E simulamos em Analysis > Analyze. Observamos o resultado após clicar em Analysis > View Results.

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Figura 2 - Modelo do experimento 1 (Transmissão Coaxial).

1. Já para o segundo experimento (Linha de Transmissão a Dois Condutores), seguimos os seguintes passos:

• Abrimos o FEMM e em um novo arquivo e selecionamos a opção “Magnetics Problems”, selecionamos a ferramenta “Node” e inserimos com a tecla “TAB” nos pontos (0,0); (0;30); (-6,15); (-4,15); (4,15) e (6,15).
• Depois fomos na opção “Problem” e configuramos da forma: Problem Type: Planar; Length Units: Centimeters; Frequency: 0 Hz; Depht: 1000; Solver Precision: 1e-008.
• Após termos formado um sistema tal como o da “Figura 3”, fomos em Properties > Materials Library e adicionar os materiais “Air”e “Copper”. Com a ferramenta "Block labels", clicamos em um ponto dentro de cada condutor e na região externa aos condutores e definimos o material para cada região.
• Por fim, fomos em Properties > Circuits > Add. Definimos a corrente do condutor a de 25 A e do condutor b. Criamos a malha em Mesh > Create Mesh. E simulamos em Analysis > Analyze. Observamos o resultado após clicar em Analysis > View Results.

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Figura 3 - Modelo do experimento 2 (Linha de Transmissão a Dois Fios).

1. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Para a linha de transmissão coaxial, podemos observar através da figura 6 em anexo, que quanto mais próximo do condutor interno, maior será os valores da intensidade de campo magnético e também da densidade do fluxo elétrico. E à medida que se afastam do condutor interno, têm seus valores mínimos. As linhas equipotenciais se mantêm a distâncias mais próximas quando estão perto do condutor interno.