Universidade Federal do Rio Grande do Norte Programa Institucional de bolsas de iniciação a docência Subprojeto Física Bolsista: José Pedro da Silva Júnior Motores Elétricos

Vocês conhecem estes aparelhos elétricos?

O que estes aparelhos tem em comum? Sim, eles transformam energia elétrica em energia mecânica E como isto acontece?

Regredindo um pouco... Até o século XVIII, não se fazia relação entre magnetismo e eletricidade, ambas eram tratadas como fenômenos totalmente distintos. Mas alguns cientistas defendiam a hipótese de haver alguma relação entre esses fenômenos, entre eles estava o Dinamarquês Hans Christian Oersted.

Hans Christian Oersted ( ) Ele sempre recebia notícias dos experimentos e das análises teóricas, que tentavam buscar esta relação. Porém, sua base de investigação era através da corrente elétrica e não de sistemas eletrostáticos. Esta escolha foi proposital, já que é quando há movimento de cargas elétricas que os fenômenos de emissão de luz e aquecimento em um fio condutor, são observados.

O experimento de Oersted O experimento que consistia em observar que uma agulha magnetizada sofria uma deflexão, quando aproximada a um fio condutor por onde passava uma corrente elétrica. Os efeitos desse aparato experimental foram publicados, no ano de 1820, em um artigo intitulado “Experiências sobre o efeito do conflito elétrico sobre a agulha magnética”.

Neste experimento, Oersted afirmou que ao aproximar a agulha magnetizada do fio por onde passava uma corrente elétrica, o pólo da agulha imantada passava para leste ou para oeste. (Oersted faz uma demonstração da sua experiência)

O francês André-Marie Ampère ( ) foi quem fez uma melhor descrição do experimento de Oersted. André-Marie Ampère ( )

Para Ampère a corrente elétrica e agulha magnetizada possuíam uma relação intrínseca de causa e efeito, sendo que, sempre que uma deflexão na agulha fosse detectada haveria na agulha correntes elétricas circulares.

Ao realizar experimentos com bobinas Ampère percebeu um grande erro na sua primeira teoria. Um novo experimento foi realizado e neste, o conceito entre atração e repulsão pode ser observada. Assim foi Enunciada a Lei de Ampére.

Lei de Ampére Em um fio condutor por onde passa uma determinada corrente elétrica, ira gerar um campo magnético com formato circular, perpendicular a direção da corrente.

A circulação do campo magnético ( ), ao longo de uma curva C é proporcional a corrente elétrica(i) que passa pela curva. Na forma integral a lei de Ampére tem a seguinte descrição: Na forma diferencial: Onde é a permeabilidade magnética no vácuo e é densidade de corrente elétrica.

Anos depois em 1831 o inglês Michael Faraday, mostrou que o inverso também era capaz de acontecer. Ele observou que ao variar o fluxo do campo magnético, o sistema produz uma corrente induzida, para que o sistema permaneça em equilíbrio. Em 1834 Heinrich Lenz atribuiu o sinal negativo na fórmula, ou seja, mostrando a direção da força eletromotriz.

Motor Elétrico No ano de 1833, o inglês W. Ritchie inventou o comutador construindo um pequeno motor elétrico onde o núcleo de ferro enrolado girava em torno de um ímã permanente.

Um dos problemas dos motores era o rendimento da transformação da energia elétrica em mecânica, pois o motor dissipa muita energia em forma de calor.

Aplicações na Engenharia Além dos eletrodomésticos que vimos no começo. Os motores elétricos, começaram a serem utilizados nas áreas da engenharia, como construção civil, automobilismo, fábricas entre outras.

Carro elétrico Motor do carro elétrico ou carro hibrido.

Bitoneira

Motor elétrico didático Para a construção de um motor elétrico simples para proposta de ensino são necessários. Fio de cobre Ímã Pilhas E uma base para suporte

Com este motor é possível trabalhar a relação entre eletricidade e magnetismo além das leis de Ampére e Faraday e até mesmo demonstrar as equações de Maxwell.

Referências CARRON, Wilson; GUIMARÃES Oliveira. Física, volume único, 2ª edição, Editora Moderna, São Paulo, GASPAR, Alberto. Física, volume único, 1ª edição, São Paulo, Editora Ática, GRUPO DE REELABORAÇÃO DO ENSINO de FÍSICA. Física 3: Eletromagnetismo/GREF, 3ª edição, São Paulo, Edusp, PARANÁ, Djalma Nunes da Silva; SOROCABA, José Roberto Castilho Piqueira; Andrade, Luís Ricardo Arruda de; CARRILHO, Ronaldo. Física, Coleção Anglo, Ensino Médio, vol. 3, Sõ Paulo, LUDGE, M.; ANDRÉ, M. Pesquisa em educação: abordagens qualitativas. São Paulo: EPU, MARTINS, R. A. Oersted e a descoberta do eletromagnetismo. Cadernos de História e Filosofia da Ciência, Campinas, n. 10, p , OERSTED, H. C. Experiências sobre o efeito do conflito elétrico sobre a agulha magnética. Cadernos de História e Filosofia da Ciência, Campinas, n. 10, p , PIETROCOLA, M. A história e a epistemologia no ensino de ciências: dos processos aos modelos da realidade na educação científica. Ciência e Perspectiva Estudos, Ensaios e Debates. Coleção História da Ciência. Rio de Janeiro: MAST/MCT SBHC, v. 1, Imagens: /bitoneira_resende_ htm /bitoneira_resende_ htm motor html motor html