Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved.

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1 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 1 FIGURAS DO CAPÍTULO 11

2 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 2 A NATUREZA DO MAGNETISMO A maioria dos equipamentos elétricos depende diretamente ou indiretamente do magnetismo. Sem o magnetismo, o mundo elétrico que conhecemos hoje não existiria. ÍMAS NATURAIS O fenômeno do magnetismo foi descoberto pelo chineses por volta do ano 2.637 a.C. Esse material eram pedaços grosseiros de minério de ferro conhecido como magnetita. O único ímã natural que existe além desses é a própria Terra. Todos os demais são feitos pelo homem e são chamados de ímãs artificiais. CAMPOS MAGNÉTICOS Todo ímã tem dois pontos opostos (pólos): norte e sul.

3 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 3 FIGURA 11.1 Linhas de campo magnético para um ímã permanente.

4 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 4 FIGURA 11.2 Linhas de campo magnético para um sistema de dois ímãs com pólos opostos adjacentes.

5 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 5 FIGURA 11.3 Linhas de campo magnético para um sistema de dois ímas com pólos iguais.

6 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 6 FIGURA 11.4 Efeito de uma amostra de material ferromagnético sobre as linhas de campo de um ímã permanente.

7 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 7 FIGURA 11.5 Efeito de uma blindagem magnética sobre as linhas de campo.

8 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 8 FIGURA 11.6 Linhas de campo nas proximidades de um condutor percorrido por corrente (regra da mão direita).

9 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 9 FIGURA 11.7 Linhas de campo em uma espira percorrida por corrente.

10 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 10 FIGURA 11.8 Linhas de campo em uma bobina percorrida por corrente. BOBINA Condutor reto entortado para forma um laço simples. VANTAGENS As linhas de campo magnético ficam mais densas dentro do laço, embora o número de linhas seja o mesmo do condutor reto e todas as linhas se somam no mesmo sentido.

11 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 11 FIGURA 11.10 Determinação do sentido das linhas de campo no interior de um eletroímã: (a) regra da mão direita; (b) notação.

12 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 12 FIGURA 11.11 Algumas aplicações de efeitos magnéticos.

13 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 13 FIGURA 11.12 Wilhelm Eduard Weber. Deu uma importante contribuição para o estabelecimento de um sistema de unidaddes absolutas no estudo do eletromagnetismo, que começava a se tornar uma área de pesquisa muito ativa. Criou uma definição de corrente elétrica baseada no campo magnético produzido pelo movimento de cargas. Era politicamente ativo, tendo sido demitido da Universidade de Göttingen por protestar contra a suspensão dos direitos constitucionais pelo rei de Hannover em 1837. Depois de lecionar em outras instituições, retornou a Göttingen como diretor do observatório astronômico. Recebeu honrarias na França, Inglaterra e Alemanha, entre elas a Medalha Copley da Royal Society.

14 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 14 FLUXO MAGNÉTICO (Φ) O conjunto de todas as linhas do campo magnético que emergem do pólo norte do ímã é chamado de fluxo magnético. A unidade do fluxo magnético no SI é o Weber (Wb) e o usual é utilizar o microweber (µWb). 1 Wb é igual 1 x 10 8 linhas de campo magnético. Ex: Se um fluxo magnético Φ tem 3.000 linhas, calcule o número de microwebers. Solução: Fazendo uma regra de três simples:

15 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 15 FIGURA 11.13 Definição da densidade de fluxo B. onde Φ é o número de linhas de campo que atravessam a superfície A. B = teslas (T) Φ = webers (Wb) A = mestros quadrados (m²) DENSIDADE DE FLUXO MAGNÉTICO (B) A densidade de fluxo magnético é o fluxo magnético por unidade de área de uma seção perpendicular ao sentido do fluxo:

16 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 16 FIGURA 11.14 Exemplo 11.1. Solução:

17 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 17 FIGURA 11.15 Nikola Tesla. Nikola Tesla é frequentemente lembrado como uma das pessoas mais inventidas e inovadoras da história da ciência. Inventou o motor de corrente alternada, que elimina a necessidade de barras de comutação do motor de corrente contínua. Após emigrar para os Estados Unidos em 1884, vendeu algumas de suas patentes de motores de corrente alternada, transformadores e bobinas de indução (incluindo a bobina Tesla, como é conhecida hoje em dia) à Westinghouse Electric Company. Alguns historiadores afirma que sua descoberta mais importante foi feita em seu laboratório em Colorado Springs, onde em 1900 descobriu as ondas estacionárias terrestres [transmissão de sinais eletromagnéticas através da terra]. A lista de suas descobertas e invenções é muito extensa para ser reproduzida nesta nota, estendendo-se de sistemas de iluminação a sistemas de alimentação polifásicos e sistemas de comunicação por rádio a grandes distâncias.

18 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 18 PERMEABILIDADE MAGNÉTICA (µ) Capacidade de um material em "aceitar" a existência de linhas de indução em seu interior. onde µ r é permeabilidade relativa, µ é permeabilidade de um material e µ 0 é a permeabilidade do vácuo. µ 0 = 4π x 10 -7 Wb/A·m (vácuo) RELUTÂNCIA Dificuldade para o estabelecimento de um fluxo magnético no interior do material. (rels, ou A/Wb) onde R é a relutância, l é o comprimento do caminho magnético, A é a área da seção reta e µ é a permeabilidade do material.

19 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 19 MATERIAIS MAGNÉTICOS Classificação de acordo com sua permeabilidade magnética. Materiais paramagnéticos – possuem a permeabilidade relativa um pouco maior do que 1 (materiais não- magnéticos). São levemente atraídas por campos magnéticos excepcionalmente fortes. Materiais diamagnéticos – possuem a permeabilidade relativa um pouco menor que 1. São levemente atraídas por campos magnéticos muito fortes. (também considerados não-magnéticos). Materiais ferromagnéticos – possuem a permeabilidade relativa muito maior que 1, sendo fortemente atraídos por campos magnéticos em geral. (Materiais magnéticos).

20 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 20 FORÇA MAGNETOMOTRIZ (fmm) É porporcional ao número de espira em torno do núcleo pela intensidade de corrente que atravessa o enrolamento. onde fmm é a força magnetomotriz, N é o número de espiras e I é a intensidade de c orrente. (ampères-espira, Ae) Ex: Calcule os ampères-espiras de uma bobina com 1.500 espiras e uma corrente de 4 mA. Solução: Aplicando a equação acima temos:

21 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 21 INTENSIDADE DE CAMPO (H) Consiste na força magnetomotriz por unidade de comprimento. onde H é a intensidade de campo, fmm é a força magnetomotriz, N número de espiras, I a corrente e l o comprimento. (ampère-espira/metro, Ae/m) Ex: Calcular a intensidade de campo, sabendo que N = 40 espiras e I = 3 A: Solução: Aplicando a fórmula acima para cada bobina separadamente:

22 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 22

23 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 23 LEI DE AMPÈRE PARA CIRCUITOS MAGNÉTICOS Por analogia com a lei de Kirchhoff para tensões (Σ V = 0), podemos escrever: ou seja, em um circuito magnético fechado a soma algébrica das variações de força magnetomotriz (fmm) é nula. (para circuitos magnéticos) LEI DE OHM PARA OS CIRCUITOS MAGNÉTICOS onde fmm é a força magnetomotriz; Φ é o fluxo magnético e R é a relutância.

24 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 24 FIGURA 11.42 Fitas magnéticas: (a) fita de vídeo e áudio (Cortesia da Maxell Corporation of America); (b) processo de fabricação (Cortesia da Ampex Corporation).

25 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 25 FIGURA 11.43 Alto-falante.

26 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 26 FIGURA 11.44 Alto-falante coaxial de alta fidelidade: (a) fotografia; (b) princípio de operação; (c) corte transversal de um alto-falante real. (Cortesia da Electro-Voice, Inc.)

27 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 27 FIGURA 11.45 Microfone dinâmico. (Cortesia da Electro-Voice, Inc.)

28 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 28 FIGURA 11.46 Gravação em disco rígido utilizando um eletroímã em forma de U.

29 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 29 FIGURA 11.47 Leitura da informação gravada em um disco rígido utilizando um eletroímã em forma de U.

30 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 30 FIGURA 11.49 Unidade de disco rígido de 3,5 pol com 1,75 GB de capacidade e tempo de busca médio de 10 ms. (Cortesia da Seagate Corporation.)

31 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 31 FIGURA 11.52 Relé de palhetas.

32 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 32 FIGURA 11.53 Uso de um relé de palhetas como alarme contra ladrões.

33 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 8ed. Copyright ©1997 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 All rights reserved. slide 33 REFERÊNCIAS [ 1 ] NEVES, Eurico G. C.; MÜNCHOW, Rubi. Máquinas e Transformadores Elétricos. Notas de aulas. Disponível em: http://minerva.ufpel.edu.br/~egcneves/disciplinas/mte/caderno_mte/circ_magn.pdf. Acesso em 25/09/12. http://minerva.ufpel.edu.br/~egcneves/disciplinas/mte/caderno_mte/circ_magn.pdf. Acesso em 25/09/12 [ 2 ] GUSSOW, Milton. Eletricidade básica. 2ª ed. São Paulo : Pearson Makron Books, 1997.