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Motor Elétrico

Referência

Alunos da disciplina Produção de Material Didático (FEP 458)
Licenciatura em Física - IFUSP -- Turma: Noturno/2005

Introdução

Existem muitos tipos de motores elétricos, projetados de acordo com a aplicação que se tem em vista. Os motores dos relógios elétricos devem trabalhar com velocidade constante. Os motores de arranque dos automóveis precisam desenvolver um torque substancial mesmo quando o eixo está imóvel. Os motores dos secadores de cabelo têm que ser leves e capazes de funcionar em várias velocidades.


Figura 1



Objetivos
Nessa atividade, iremos propor a construção de um motor elétrico. Esse motor difere um pouco dos motores didáticos que geralmente são encontrados em materiais cuja finalidade é ensinar os conceitos envolvidos no funcionamento de motores elétricos.
Embora seja diferente em sua construção, os princípios gerais de funcionamento são iguais. Vale lembrar que, os motores elétricos em geral, têm os mesmos princípios de funcionamento.

Conceitos abordados:
Todos os motores elétricos valem-se dos princípios do eletromagnetismo, mediante os quais condutores situados num campo magnético e atravessados por correntes elétricas sofrem a ação de uma força mecânica, ou eletroímãs exercem forças de atração ou repulsão sobre outros materiais magnéticos. Na verdade, um campo magnético pode exercer força sobre cargas elétricas em movimento.
Como uma corrente elétrica é um fluxo de cargas elétricas em movimento num condutor, conclui-se que todo condutor percorrido por uma corrente elétrica, imerso num campo magnético, pode sofrer a ação de uma força.


Figura 2

Num motor há dois eletroímãs em que um impulsiona o outro. O eletroímã tem algumas vantagens sobre um ímã permanente: 1) Podemos torná-lo mais forte. 2) Seu magnetismo pode ser criado ou suprimido. 3) Seus pólos podem ser invertidos.
Um ímã permanente tem os pólos norte-sul definidos. Um eletroímã também os tem mas a característica de cada pólo (norte ou sul) depende do sentido da corrente elétrica. Quando se altera o sentido da corrente, a posição dos pólos também se altera; do norte para o sul e de sul para norte.


Figura 3

Um dos eletroímãs de um motor tem uma posição fixa; está ligado à armação externa do motor e é chamado campo magnético. O outro eletroímã está colocado no eixo de rotação e tem o nome de armadura. Quando se liga o motor, a corrente chega à bobina do campo, determinando os pólos norte e sul. Há, também, o fornecimento de corrente ao ímã da armadura, o que determina a situação norte ou sul dos seus pólos. Os pólos opostos dos dois eletroímãs se atraem, como acontece nos ímãs permanentes. O ímã da armadura, tendo movimento livre, gira, a fim de que seu pólo norte se aproxime do pólo sul do ímã do campo e seu pólo sul do pólo norte do outro. Se nada mais acontecesse, o motor pararia completamente. Um pouco antes de se encontrarem os pólos opostos, no entanto, a corrente é invertida no eletroímã da armadura, (com o uso de um comutador), invertendo, assim, a posição de seus pólos; o norte passa a ser o que está próximo ao norte do campo e o sul passa a ser o que está próximo ao sul do campo. Eles então se repelem e o motor continua em movimento. Esse é o princípio de funcionamento do motor de corrente contínua.

Materiais

Os materiais necessários para essa atividade são:

  • 1 Rolha cilíndrica (item 1 da figura);
  • 1 agulha de tricô pequena (item 2 da figura);
  • 2 alfinetes (item 3 da figura);
  • 4 metros de fio de cobre esmaltado 26 ou 28 (item 4 da figura);
  • 1 imã (item 5 da figura);
  • 1 base de madeira de (10x15x1) cm (item 6 da figura),
  • fios de cobre (item 7 da figura);
  • 1 pilha grande (item 8 da figura).

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Figura 4

Montagem

Para montar esse motor elétrico, siga a seqüência indicada abaixo:

  • Faça dois sulcos rasos e estreitos diametralmente opostos na lateral da rolha. Esses sulcos, onde será enrolado o fio de cobre, deve ter largura de 1cm e profundidade 0,5 cm, aproximadamente.


    Figura 5

  • Passe a agulha de tricô bem no centro da base da rolha.


    Figura 6

  • Enrole o fio de cobre sobre o sulco feito na rolha. O enrolamento deverá ter umas 50 voltas. A parte final do fio deverá estar do mesmo lado onde se iniciou a enrolá-lo, de modo que sobrem duas pontas de aproximadamente 10 cm.


    Figura 7

  • Lixe as duas extremidades dos fios, de modo a remover o verniz.


    Figura 8

  • Espete os alfinetes na rolha, em lados opostos, do mesmo lado onde estão as pontas dos fios e enrole os mesmos nos alfinetes. Os alfinetes, servirão de coletores.


    Figura 9

  • Usando o fio de cobre, faça uma estrutura e prenda na base de madeira, como indicada na figura abaixo.


    Figura 10

  • Coloque o imã e o rotor no suporte.


    Figura 11

  • O passo seguinte será ligar os coletores até a pilha. Use para isso, o fio de cobre. Corte dois pedaços do fio e desencape as pontas deles. Uma das pontas de cada fio deverá ser colocada de modo a facear os alfinetes quando os mesmos girarem. A outra extremidade de cada fio será usada para ligar em cada pólo da pilha.

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    Figura 12

Procedimento

É importante observar que as pontas dos fios que forem encostar nos alfinetes a cada volta do rotor, deverá apenas encostar de leve os alfinetes. Caso eles estejam exercendo alguma pressão nos alfinetes, o rotor não irá ter força suficiente para girar.
A maior dificuldade está em determinar qual posição ideal dos fios. Após ter verificado, prenda os fios na base de madeira, usando fita adesiva ou outro material que desejar.
Feito isso,o motor está pronto. Para faze-lo funcionar, é necessário ligar a pilha nas extremidades dos fios. De um giro no rotor com a mão para que o mesmo comece a girar.

Roteiro

  1. Dê alguns exemplos onde são usados motores elétricos.
  2. Qual o principio da física que se baseiam os motores elétricos para funcionarem?
  3. O que acontecerá a condutor percorrido por uma corrente elétrica se estiver imerso num campo magnético?
  4. Quais as vantagens do eletroímã sobre um ímã permanente?
  5. Em um eletroímã quando se altera o sentido da corrente, o que acontece com a posição dos pólos?
  6. Porque o fio usado para se fazer o enrolamento deve ser envernizado?
  7. Porque se deve lixar as extremidades dos fios antes de enrola-los aos alfinetes?

Conclusões

O motor construído dessa maneira tem algumas vantagens, principalmente porque o rotor passa a ter uma estrutura rígida. Isso permite que se use fio mais fino e permite que se dê um número maior de voltas.
A desvantagem está na dificuldade em determinar a posição ideal dos fios que irão ligar na pilha. Determinada essa posição, o passo seguinte é mostrar aos alunos como se constrói um motor elétrico.

Dados adicionais

Elaborado:  

Claudio Ubirajara Salicio

 
 

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