Matéria da edição Nº200 - Outubro de 2007
Texto: Humberto José Manavella
Saiba mais sobre o funcionamento das denominadas “máquinas elétricas”

A presente matéria, elaborada com informações retiradas do livro "Eletro-Eletrônica Automotiva", tem por objetivo, apresentar noções de magnetismo e eletromagnetismo, que permitirão abordar, nas próximas edições, o conceito de indução eletromagnética que fundamenta o funcionamento das denominadas "máquinas elétricas": motor elétrico, gerador elétrico e transformador (bobina).

O magnetismo é uma propriedade de certos materiais, denominados "ímãs", de exercer atração sobre materiais ferrosos. Esta característica é encontrada na natureza, em alguns materiais como a magnetita, que geram, em torno de si, um campo magnético responsável por uma força de atração sobre o ferro, aço e outros materiais denominados "ferromagnéticos".src=/imgfotos/manavela1.gif

O eletromagnetismo, por sua vez, é o magnetismo que resulta da interação de certos materiais com a energia elétrica. É, precisamente, o eletromagnetismo que fornece uma ligação entre as energias mecânica e elétrica. Assim, utilizando princípios de eletromagnetismo, o alternador converte energia mecânica fornecida pelo motor, em energia elétrica. A aplicação dos mesmos princípios, resulta na transformação de energia elétrica em mecânica, no motor de partida.

 

• Ímã

Todo ímã possui dois pólos denominados, por convenção, "norte" e "sul" (fig.1), e verifica-se que pólos opostos se atraem; pólos iguais se repelem..Há três tipos de ímãs:

 

- Naturais: Encontrados na natureza; geralmente, pequenas pedras que tem como base, minério de ferro. São permanentes.

 

- Artificiais: Feitos pela mão do homem; geralmente, peças de ligas metálicas que foram, durante o processo de fabricação, submetidas a intensos campos magnéticos. São permanentes.

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- Eletroímãs: Utilizam corrente elétrica para gerar um campo magnético. Não são permanentes.

 

• Campo Magnético

Todo ímã forma em torno de si um campo magnético, responsável pela geração das forças de atração e repulsão. Como auxílio à compreensão do fenômeno, admite-se que o referido campo é formado por linhas invisíveis denominadas "linhas de força" ou "linhas de fluxo", as quais concentram-se nos pólos e se espalham no espaço ao seu redor.

Um ímã de alta densidade de fluxo (muitas linhas de força) exerce uma força de atração maior que um outro de tamanho similar, de menor intensidade de campo.

 

• Força Magnética

As linhas de força magnética atravessam todos os materiais; praticamente não existem isolantes magnéticos.

No entanto, a linhas de fluxo passam mais facilmente por materiais que podem ser magnetizados, ainda que não permanentemente, que através daqueles não magnetizáveis.

• Bobina, Solenóide, Eletroímã

Uma bobina é um componente elétrico, também conhecido como "indutor" ou "solenóide" (fig.2), que consiste de um condutor enrolado sobre uma forma ou núcleo (ar, por exemplo). Cada uma das voltas do enrolamento denomina-se "espira".

Verifica-se que uma corrente elétrica circulando por um condutor, cria linhas de fluxo magnético em torno dele na forma de círculos (fig. 3[a]).src=/imgfotos/manavela3.gif

Uma característica importante a salientar é que o campo permanece enquanto haja circulação de corrente. Ao cessar a corrente, cessa o campo magnético.

No entanto, se esse condutor é enrolado, formando uma bobina ou solenóide, as linhas de força circulares se somam, formando um campo magnético unificado com pólos norte (N) e sul (S) (fig.3[b]).

Enquanto a corrente elétrica circula, a bobina se comporta como uma barra de material magnético, formando um "eletroímã" (fig.4).src=/imgfotos/manavela4.gif

A força magnética de um eletroímã é proporcional ao número de voltas e à corrente que circula pelo condutor. Também, resulta inversamente proporcional à "resistência" que o material, que constitui o núcleo da bobina, opõe à passagem das linhas de força

Assim, se o condutor é enrolado em uma forma de material ferromagnético (um núcleo de ferro, por exemplo), a força magnética aumenta de forma considerável já que o ferro possui uma "resistência" à passagem das linhas de fluxo magnético, muito menor que a do ar.

Para ilustrar o conceito será utilizado o exemplo da figura. No circuito, o interruptor se encontra inicialmente, aberto (fig.5[a]); portanto, não circula corrente pela bobina. Na figura, a bússola aponta para o pólo norte magnético (terrestre). Ao fechar o interruptor (fig.5[b]) circula corrente no circuito e como conseqüência, se estabelece um campo magnético gerado pela bobina. Isto pode ser constatado pela mudança na orientação da bússola que agora, se alinhará com o eixo da bobina.

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A intensidade do campo gerada por um indutor, com relação àquela gerada pelo condutor não enrolado, resultará aumento da (multiplicada) em relação direta com o número de voltas ou espiras da bobina.

Existem outras formas de aumentar o campo gerado:

- Aumentando a intensidade da corrente i

- Enrolando a bobina sobre um núcleo ferromagnético

O eletroímã é a base construtiva dos relés e das válvulas solenóide, dispositivos estes, cujo seu funcionamento será abordado com mais detalhes e bem explicado, na próxima edição.

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