Os Motores Elétricos

MOTORES ELÉTRICOS

Nelson Tadeu Gullo1

Brunno Rodrigues1

Alexandre Freire2

        

RESUMO

O presente trabalho tem o objetivo de apresentar o princípio de funcionamento de um motor elétrico de indução através dos fenômenos físicos envolvidos. Aprendemos que os motores elétricos são responsáveis por converter energia elétrica em energia mecânica. Neste experimento apresentado foi evidenciada a capacidade de se produzir um movimento contínuo como resultado de uma interação entre a corrente elétrica e um campo magnético. Mostraremos o conceito da física por trás do funcionamento com toda a descrição da montagem e também os resultados obtidos após a observação contínua.

Palavras-chave: Motor elétrico. Indução magnética. Corrente elétrica.

1. INTRODUÇÃO

Os trabalhos de Faraday a respeito do magnetismo mostraram que a indução de uma corrente por um fio condutor em espiral através de um campo magnético resulta em movimento cinético. Essa relação ficou conhecida como Lei De Faraday.

A descoberta destas teorias nos mostram o desenvolvimento ao longo das décadas a consolidação das leis sobre o magnetismo e os estudos no campo da elétrica (Chaib e Assis, 2007).

Dentro do estudo da eletricidade temos dois tipos de correntes elétricas, a contínua e a alternada, em ambas existem a relação entre campos magnéticos e campos elétricos. O objetivo deste experimento é construir um sistema simples de motor de corrente contínua aplicando o princípio do eletromagnetismo levando ao entendimento dos fatores que influenciam para o funcionamento descrevendo o resultado de um campo magnético com cargas elétricas em movimento criando energia mecânica.

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Michael Faraday, no século XIX, realizou experimentos onde uma força cinética é obtida através de um circuito elétrico imerso em um campo magnético. Este experimento é bastante intrigante e que causa muita curiosidade, pois o resultado da interação entre eletricidade e magnetismo gera movimento mecânico.

Um condutor por onde percorre uma corrente elétrica cria ao redor da sua seção um campo magnético. Isso pode ser comprovado quando é aproximada uma bússola. Nesse caso a agulha magnética vai apresentar uma posição perpendicular à do condutor (Moraes e Rejane, 2006).

O objetivo deste trabalho é usar esta curiosidade para proporcionar de forma divertida um melhor entendimento dos conceitos de magnetismo e ver na prática a interação quando aplicamos uma corrente elétrica.

Uma forma interessante de expor as propriedades e conceitos sobre o magnetismo está na construção do mais antigo motor elétrico.

Essa construção pode ser obtida através de materiais bem simples e baratos como um ímã, fios de cobre, pilha e uma bobina e será o início de uma explicação bem simples dos fenômenos elétricos e magnéticos.

Motores elétricos são responsáveis por transformar energia elétrica em energia mecânica. Conforme Del Toro (1994), máquinas elétricas possuem basicamente duas partes principais, o estator que é a parte que se mantém fixa à carcaça, responsável por conduzir o fluxo magnético e o rotor que é a parte móvel.

Para Chapman, Stephen J. (2013, p. 8):

Os campos magnéticos constituem o mecanismo fundamental pelo qual a energia é convertida de uma forma em outra nos motores, geradores e transformadores. Quatro princípios básicos descrevem como os campos magnéticos são usados nesses dispositivos: 1. Um fio condutor de corrente produz um campo magnético em sua vizinhança. 2. Um campo magnético variável no tempo induzirá uma tensão em uma bobina se esse campo passar através dessa bobina. (Esse é o fundamento da ação de transformador.) 3. Um fio condutor de corrente, na presença de um campo magnético, tem uma força induzida nele. (Esse é o fundamento da ação de motor.) 4. Um fio movendo-se na presença de um campo magnético tem uma tensão induzida nele. (Esse é o fundamento da ação de gerador.).

Os dois principais conceitos, circuito elétrico e corrente elétrica, são os responsáveis por facilitar a nossa compreensão desta atividade. Desta forma, um aparelho que temos em casa e que geralmente não damos importância, nos fornece os elementos básicos para montagem de um circuito elétrico.

O funcionamento desses motores permite a aplicação bem prática desse conceito da física. A relação entre campo magnético e corrente elétrica precisa ser bem compreendida para esta atividade, onde a corrente elétrica irá percorrer um condutor que está envolvido em um campo magnético gerando uma força que age na bobina, neste momento temos a transformação da energia elétrica em energia mecânica.

3. MATERIAIS E MÉTODOS

Os materiais utilizados para esta atividade foram:

- 1 barra de ímã com 3 cm x 2 cm;

- 1 pedaço de 50 cm de fio de cobre esmaltado;

- 1 pilha 1,5 V;

- 2 pedaços de 7 cm de arame;

- 4 elásticos;

- 1 pedaço de teflon com 12 cm x 5 cm x 3 cm;

- 1 alicate de corte;

- 1 alicate universal.

O procedimento para montagem seguiu esta sequência:

1. Pegue os 2 pedaços de arame e construa os 2 suportes para a bobina apenas enrolando as pontas o suficiente para caber as pontas da bobina;
2. Faça dois furos no teflon para encaixar os arames no tamanho exato dos polos da pilha de forma que quando ela for montada tenha contato;
3. Pegue o pedaço de cobre de 50 cm, deixe livre as pontas em 3 cm para conseguir apoiar nos arames. Enrole 12 vezes nos seus dedos indicador e médio;
4. Pegue a pilha e os elásticos e coloque a pilha entre os furos que foram feitos. Em seguida enrole a pilha no teflon com os elásticos;
5. Coloque os dois arames, um em cada polo da pilha;
6. Raspe uma das pontas da bobina apenas na metade e encaixe nos suportes de arame;
7. Coloque o ímã sobre a pilha e abaixo da bobina. O ímã deve ser posicionado exatamente entre os dois;
8. Gire a bobina com seu dedo para iniciar o movimento. Caso não gire, tente para o outro lado;

A bobina gira porque a corrente elétrica passa por ela, que em contato com os polos norte ou sul geram atração, portanto, essa força magnética atua forçando esse movimento.