Disciplina:                  Eletricidade e Magnetismo

Experiência:     Motor Elétrico Elementar de Corrente Contínua

Objetivo

            Estudar o funcionamento de um motor elétrico elementar de corrente contínua observando o comportamento da bobina para com o ímã.    

Introdução Teórica

Fio condutor em um campo magnético

Consideremos um fio retilíneo, de comprimento L, percorrido por uma corrente i, colocado em um campo magnético em uma direção perpendicular ao vetor B. A corrente elétrica no fio pode ser considerada, para todos os efeitos, como sendo constituída por cargas positivas em movimento. Então, o campo magnético B atuará sobre estas cargas móveis, exercendo em cada uma a pequena força f. Usando a "regra da mão direita" é possível encontrar facilmente o sentido de f.

            Como conseqüência desta ação do campo magnético sobre as cargas que constituem a corrente, atuará sobre o condutor uma força F que nada é mais é do que a resultante das forças f.

Cálculo da força que atua no condutor

Se um fio retilíneo, de comprimento L, percorrido por uma corrente i, for colocado em um campo magnético uniforme B, sobre este fio atuará uma força magnética F dada por

            F = BiL sen q

onde q é o ângulo formado pelo fio condutor com o vetor B. A força F é perpendicular ao fio e o seu sentido pode ser determinado pela "regra da mão direita"

O motor de corrente contínua

Na figura acima, vemos um fio dobrado formando um retângulo aberto CDEG, que é denominado "espira retangular". Esta espira está colocada entre os pólos de um imã , isto é, está situada dentro de um campo magnético B. Fazendo-se passar uma corrente i na espira, com o sentido indicado na figura, é fácil perceber que o lado CD ficará sob a ação de uma força magnética, F, dirigida para cima. Sobre o lado EG da espira atuará uma força F, de mesmo módulo mas de sentido contrário a F. Estas duas forças, F e F' , tendem, então, a fazer a espira girar em torno do eixo OP, no sentido indicado pela seta curva.

            Grande parte dos motores elétricos que são usados atualmente funciona tendo por base o efeito de rotação das forças que atuam em espiras colocadas em um campo magnético.

Lista de Materiais

·         Imã em "U"

·         Fonte de energia

·         Fios condutores

·         Bobina

·         Suporte para suspender a bobina

Procedimento Experimental e Resultados

            Após ter montado o motor elétrico elementar de corrente contínua, observamos a diferença entre os isolamentos das hastes de apoio da bobina, ligamos a fonte (1A) ajustada aos braços do suporte para motor elementar. Giramos vagarosamente a bobina que estava apoiada e verificamos que em determinada situação a corrente circulava pela bobina e em outra não havia passagem da corrente. Apoiamos o ímã em "U" de forma a deixar o pólo norte voltado para a bobina, verificamos o caminho que era percorrido pela corrente e então demos um giro auxiliar na bobina e verificamos o sentido. Invertemos o ímã e repetimos o procedimento.

Discussão

            Observando as hastes de apoio da bobina, verificamos que uma delas estava lixada por inteira e a outra só a metade. Após termos girado a bobina verificamos que a corrente circulava nela em determinada situação e outra não, isto ocorreu porque quando o lado que estava com esmalte ficava onde passava corrente ele não permitia a passagem desta pela bobina. Tendo a fonte de energia ligada, a bobina no seu apoio e o ímã com o pólo norte voltado para esta, verificamos que a corrente que antes percorria a bobina foi invertida. Então, demos um giro na bobina e observamos que ela girava em direção ao pólo norte porque o campo gerado pela corrente da bobina tinha de anular o campo do ímã.  Após termos invertido o ímã, a corrente se inverteu e a bobina girou em direção contrária como o esquema abaixo:

            O esmalte da bobina não foi totalmente removido em uma das hastes porque a bobina iria ficar estática (sem movimento).

Conclusão

            Todos os obejtivos inicialmente propostos nessa experiência foram com sucesso atingidos. Pudemos estudar o motor elétrico elementar de corrente contínua e o comportamento da bobina para com o ímã.