fundamentos do eletromagnetismo - Minerva.ufpel.tche.br
fundamentos do eletromagnetismo - Minerva.ufpel.tche.br fundamentos do eletromagnetismo - Minerva.ufpel.tche.br
Máquinas e Transformadores Elétricos Eurico G. de Castro Neves e Rubi Münchow<br />1.5. INDUÇÃO MAGNÉTICA<br />Figura 1.8 - Campo magnético em um solenóide<br />Em 1831, o cientista inglês Michael Faraday descobriu que “quando o fluxo<br />magnético em uma bobina de N espiras varia com o tempo, uma tensão e é induzida<br />entre seus terminais”. Esta constatação, conhecida como Lei de Faraday, pode ser<br />expressa matematicamente através da seguinte equação:<br />e N d<br /><br />(1.10)<br />dt<br />Esta equação mostra que a tensão induzida não é proporcional ao valor do fluxo, mas sim<br />à sua taxa de variação temporal.<br />A polaridade da tensão induzida pode ser determinada a partir da corrente que<br />circula na bobina quando uma carga for conectada a seus terminais. Esta regra, conhecida<br />como Lei de Lenz, estabelece que “a corrente induzida sempre aparece de forma a<br />contrariar a variação do fluxo magnético que a produziu”. Em outras palavras, se o fluxo<br />na bobina está variando, a corrente induzida terá um sentido tal que produza um campo<br />magnético cujas linhas se oponham a esta variação.<br />Por exemplo, veja-se a Fig. 1.10, que mostra um ímã cujo pólo N está se<br />aproximando de uma bobina. Como o número de linhas que cortas espiras da bobina está<br />aumentando (ou seja, está aumentando), a corrente induzida i terá o sentido indicado,<br />gerando linhas (em tracejado no desenho) que contrariam este aumento. Para que isto<br />aconteça, a tensão induzida e terá a polaridade indicada (lembrar que nas cargas o terminal<br />+ é aquele por onde entra a corrente).<br />8
Máquinas e Transformadores Elétricos Eurico G. de Castro Neves e Rubi Münchow<br />9<br />Figura 1.9 - Tensão induzida<br />pela aproximação de um ímã em<br />relação a uma bobina<br />Se a bobina estiver com os terminais em aberto não haverá corrente induzida, mas<br />apenas tensão. Neste caso, para se determinar a polaridade de e, imagina-se que o<br />enrolamento está fechado e aplica-se a Lei de Lenz.<br />A Lei de Faraday explica o funcionamento de muitos dispositivos práticos como,<br />por exemplo, os transformadores e os alternadores.<br />1.6. CORRENTES PARASITAS<br />Quando um enrolamento construído ao redor de um núcleo magnético é percorrido<br />por corrente alternada, cria-se um fluxo magnético variável que induzirá uma tensão neste<br />material. Considerando que, na prática, os núcleos são construídos com materiais<br />condutores (como aço ou ferro), segue-se que serão induzidas correntes, com<br />conseqüente aquecimento do material do núcleo. Estas são as chamadas correntes de<br />Foucault ou correntes parasitas, já que produzem perdas por calor.<br />Pode-se reduzir as perdas por correntes parasitas construindo-se o núcleo através<br />da justaposição de lâminas de material magnético isoladas entre si, ao invés de usar-se<br />núcleos maciços. Esta providencia reduz a resistência elétrica do percurso por onde se<br />desenvolve a corrente parasita, diminuindo-a, portanto.<br />Para melhor entender o acima exposto, veja-se a Fig. 1.10(a), que mostra parte de<br />um núcleo em torno do qual existe um enrolamento onde circula CA. Sabe-se que o fluxo<br />através do núcleo será variável; imaginemos que num certo instante as linhas tenham o<br />sentido indicado na figura. Suponhamos ainda que, nesse instante, a variação do fluxo é tal<br />que a corrente parasita tenha o sentido indicado no desenho. Observe-se que esta corrente<br />é estabelecida para uma pequena seção S do núcleo. Considerando as dimensões deste<br />núcleo, a resistência elétrica é dada por<br />2a 2 b<br />R'<br /><br />onde é a resistividade do material do núcleo. Se este núcleo for dividido em duas partes,<br />como mostra a Fig. 1.10(b), e fazendo as mesmas considerações anteriores, a resistência<br />elétrica de cada uma das partes é<br />S
- Page 1 and 2: CAPÍTULO 1<br />FUNDAMENTOS DO ELE
- Page 3 and 4: Máquinas e Transformadores Elétri
- Page 5 and 6: Máquinas e Transformadores Elétri
- Page 7: Máquinas e Transformadores Elétri
- Page 11: Máquinas e Transformadores Elétri
Máquinas e Transforma<strong>do</strong>res Elétricos Eurico G. de Castro Neves e Rubi Münchow<<strong>br</strong> />
9<<strong>br</strong> />
Figura 1.9 - Tensão induzida<<strong>br</strong> />
pela aproximação de um ímã em<<strong>br</strong> />
relação a uma bobina<<strong>br</strong> />
Se a bobina estiver com os terminais em aberto não haverá corrente induzida, mas<<strong>br</strong> />
apenas tensão. Neste caso, para se determinar a polaridade de e, imagina-se que o<<strong>br</strong> />
enrolamento está fecha<strong>do</strong> e aplica-se a Lei de Lenz.<<strong>br</strong> />
A Lei de Faraday explica o funcionamento de muitos dispositivos práticos como,<<strong>br</strong> />
por exemplo, os transforma<strong>do</strong>res e os alterna<strong>do</strong>res.<<strong>br</strong> />
1.6. CORRENTES PARASITAS<<strong>br</strong> />
Quan<strong>do</strong> um enrolamento construí<strong>do</strong> ao re<strong>do</strong>r de um núcleo magnético é percorri<strong>do</strong><<strong>br</strong> />
por corrente alternada, cria-se um fluxo magnético variável que induzirá uma tensão neste<<strong>br</strong> />
material. Consideran<strong>do</strong> que, na prática, os núcleos são construí<strong>do</strong>s com materiais<<strong>br</strong> />
condutores (como aço ou ferro), segue-se que serão induzidas correntes, com<<strong>br</strong> />
conseqüente aquecimento <strong>do</strong> material <strong>do</strong> núcleo. Estas são as chamadas correntes de<<strong>br</strong> />
Foucault ou correntes parasitas, já que produzem perdas por calor.<<strong>br</strong> />
Pode-se reduzir as perdas por correntes parasitas construin<strong>do</strong>-se o núcleo através<<strong>br</strong> />
da justaposição de lâminas de material magnético isoladas entre si, ao invés de usar-se<<strong>br</strong> />
núcleos maciços. Esta providencia reduz a resistência elétrica <strong>do</strong> percurso por onde se<<strong>br</strong> />
desenvolve a corrente parasita, diminuin<strong>do</strong>-a, portanto.<<strong>br</strong> />
Para melhor entender o acima exposto, veja-se a Fig. 1.10(a), que mostra parte de<<strong>br</strong> />
um núcleo em torno <strong>do</strong> qual existe um enrolamento onde circula CA. Sabe-se que o fluxo<<strong>br</strong> />
através <strong>do</strong> núcleo será variável; imaginemos que num certo instante as linhas tenham o<<strong>br</strong> />
senti<strong>do</strong> indica<strong>do</strong> na figura. Suponhamos ainda que, nesse instante, a variação <strong>do</strong> fluxo é tal<<strong>br</strong> />
que a corrente parasita tenha o senti<strong>do</strong> indica<strong>do</strong> no desenho. Observe-se que esta corrente<<strong>br</strong> />
é estabelecida para uma pequena seção S <strong>do</strong> núcleo. Consideran<strong>do</strong> as dimensões deste<<strong>br</strong> />
núcleo, a resistência elétrica é dada por<<strong>br</strong> />
2a 2 b<<strong>br</strong> />
R'<<strong>br</strong> />
<<strong>br</strong> />
onde é a resistividade <strong>do</strong> material <strong>do</strong> núcleo. Se este núcleo for dividi<strong>do</strong> em duas partes,<<strong>br</strong> />
como mostra a Fig. 1.10(b), e fazen<strong>do</strong> as mesmas considerações anteriores, a resistência<<strong>br</strong> />
elétrica de cada uma das partes é<<strong>br</strong> />
S
Change language