Eletricidade 03

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14 a 19 leituras de 14. Motores elétricos 15. Ímãs e bobinas 16. Campainhas e medidores elétricos 17. Força magnética e corrente elétrica 18.Força e campo magnéticos 19. Exercícios versã o prelim inar ELETROMAGNETISMO para ler, fazer e pensar

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  • leituras de

    fsicaGREF

    verso p

    reliminar

    ELETROMAGNETISMOpara ler, fazer e pensar

    14. Motores eltricos15. ms e bobinas

    16. Campainhas e medidores eltricos

    17. Fora magntica e corrente eltrica18.Fora e campo magnticos19. Exerccios

    14 a 19

  • Leituras de Fsica uma publicao do

    GREF - Grupo de Reelaborao do Ensino de FsicaInstituto de Fsica da USP

    EQUIPE DE ELABORAO DAS LEITURAS DE FSICAAnna Ceclia CopelliCarlos ToscanoDorival Rodrigues TeixeiraIsilda Sampaio SilvaJairo Alves PereiraJoo MartinsLus Carlos de Menezes (coordenador)Lus Paulo de Carvalho PiassiSuely Baldin PelaesWilton da Silva DiasYassuko Hosoume (coordenadora)

    ILUSTRAES:Fernando Chu de MenezesMrio Kano

    GREF - Instituto de Fsica da USPrua do Mato, travessa R, 187Edifcio Principal, Ala 2, sala 30505508-900 So Paulo - SPfone: (011) 818-7011 fax:(011) 818-7057financiamento e apoio:Convnio USP/MEC-FNDESub-programa de educao para as Cincias (CAPES-MEC)FAPESP / MEC - Programa Pr-CinciaSecretaria da Educao do Estado de So Paulo - CENP

    A reproduo deste material permitida, desde que observadas as seguintes condies:1. Esta pgina deve estar presente em todas as cpias impressas ou eletrnicas.2. Nenhuma alterao, excluso ou acrscimo de qualquer espcie podem ser efetuados no material.3. As cpias impressas ou eletrnicas no podem ser utilizadas com fins comerciais de qualquer espcie.

    junho de 1998

  • 53

    14Motoreseltricos

    Nesta aula vocvai observar internamente

    um motor parasaber do que eles

    so feitos

    Grande parte dos aparelhos eltricos que usamos tm a funo deproduzir movimento. Isso ns verificamos no incio desse curso. Voc

    se lembra disso? Olhe a figura e refresque sua memria.Vamos comear a entender como isso feito!

    ( o que mais eles tm em comum ? )

  • 54

    14 Motores eltricosNeste momento vamos retomar o levantamento e a classificao, realizados no incio deste curso.L, identificamos um grande nmero de aparelhos cuja funo a produo de movimento a partir daeletricidade: so os motores eltricos. Dentre eles esto: batedeira, ventilador, furadeira, liquidificador,aspirador de p, enceradeira, espremedor de frutas, lixadeira,.., alm de inmeros brinquedos movidos pilha e/ou tomada, como robs, carrinhos,..A partir de agora, vamos examinar em detalhes o motor de um liquidificador. Um roteiro de observaoencontra-se logo abaixo.

    O motor de um liqidificador

    A parte externa de um liqidificador geralmente de plstico, que um material eletricamenteisolante. no interior dessa carcaa que encontramos o motor, conforme ilustra a figura ao lado.

    ROTEIRO

    1. Acompanhe os fios do plugue em direo parte interna do motor. Em qual das partes domotor eles so ligados?

    2. Gire o eixo do motor coma mo e identifique os materiais quese encontram na parte que girajunto com o eixo do motor.

    3. Identifique os materiaisque se encontram na parte do motorque no gira com o eixo do motor.

    4. Verifique se existe algumaligao eltrica entre estas duaspartes que formam o motor. De quemateriais eles so feitos?

    5. Identifique no motor aspartes indicadas com as setas nafigura ao lado.

  • 55

    Esta pea de formato cilindrico acopladaao eixo denominada de anel coletor esobre as plaquinhas deslizam doiscarvezinhos.

    Quando o motor eltrico colocado emfuncionamento passa e existir correnteeltrica nas bobinas fixas e tambm nocircuito eltrico fixado ao eixo e que seencontra em contato com os carvezinhos.Nesse momento, o circuito do eixo ficasujeito a uma fora e gira o eixo e umoutro circuito ligado, repetindo oprocedimento anterior.

    O resultado o giro completo do eixo,que caracterstico dos motores eltricos.

    Em alguns casos, tais como pequenos motores eltricosutilizados em brinquedos, por exemplo, a parte fixa constituda de um ou dois ms em vez de bobinas. Issono altera o princpio de funcionamento do motor uma

    anel coletorm

    carvozinho

    `ps essa investigao, pense e responda: por que surgemovimento nesses aparelhos?

    eixo

    carvozinhocarvozinho

    anelcoletor

    figura 2figura 1

    Nos motores eltricos, encontramos duas partes principais:uma fixa, que no se move quando ele entra emfuncionamento e uma outra que, em geral, gira em tornode um eixo quando o motor ligado.

    A parte fixa constituda de fios de cobre, encapados comum material transparente formando duas bobinas (fig.1). Jna parte fixada ao eixo, os fios de cobre so enrolados emtorno do eixo (fig.2)

    .

    A observao da parte mvel de um motor de liqidificadormostra que ela tambm apresenta,acoplada ao eixo, um cilindrometlico, formado de pequenasplacas de cobre, separadas entresi por ranhuras, cuja funo isolareltricamente uma placa daoutra.O circuito eltrico da partemvel formado por vriospedaos de fio de cobreindependentes coberto de ummaterial isolante transparente ecujas extremidades so ligadas splacas de cobre.

    vez que uma bobina com corrente eltrica desempenha amesma funo de um m.

  • 56

    atividade extra: construa voc mesmo um motor eltrico

    Para construir um pequeno motor eltrico vai sernecessrio 90 cm de fio de cobre esmaltado nmero 26para fazer uma bobina. Ela ser o eixo do motor, por isso,deixe aproximadamente 3 cm em cada extremidade dofio.

    A bobina ser apoiada em duas hastes feitas de metal,presilhas de pasta de cartolina, por exemplo, dando-lheso formato indicado na figura e, posteriormente, encaixadasnum pedao de madeira.

    A fonte de energia eltrica ser uma pilha comum queser conectado bobina atravs dedois pedaos defio ligados naspresilhas.

    Para colocar o motor em funcionamento, no se esqueaque o esmalte do fio da bobina isolante eltrico. Assim,voc deve rasp-lo para que o contato eltrico sejapossvel. Alm disso, em um dos lados voc deve raspars uma parte deixando uma parte ao longo docomprimento e no esquea que esse motor precisa deum impulsoinicial para dar a partida.

    ateno -veja se os contatos eltricos esto perfeitos

    -observe se a bobina pode girar livremente

    -fixe os fios de ligao na pilha com fita adesiva

    Feitos estes ajustes necessrios, observe:

    1. o que acontece quando o m retirado do local?

    2. inverta a pilha e refaa as ligaes. O que acontece osentido de giro do motor?

    A parte fixa do motor ser constituda de um mpermanente que ser colocado sobrea tbua, conforme indica a figura.Dependendo do do m utilizado sernecessrio usar um pequeno suportepara aproxim-lo da bobina.

  • 57

    15ms ebobinas

    Aqui voc vai saber anatureza das foras que

    movimentam os ms,as bssolas e osmotores eltricos

    ms e bobinas esto presentes nos motores eltricos e muitosoutros aparelhos. S que eles esto na parte interna e por isso,

    nem sempre nos apercebemos de sua presena.A partir dessa aula vamos comear a entender um pouco sobre

    eles. Afinal, algum pode explicar o que est acontencendo?

  • 58

    15 ms e bobinasNo estudo dos motores eltricos pudemos verificar que eles so feitos de duas partes: uma o eixo,onde se encontram vrios circuitos eltricos e a outra fixa. Nesta, podemos encontrar tanto um par dems como um par de bobinas. Em ambos os tipos de motores, o princpio de funcionamento o mesmoe o giro do eixo obtido quando uma corrente eltrica passa a existir nos seus circuitos. Nesta aulavamos entender melhor a natureza da fora que faz mover os motores eltricos, iniciando com umaexperincia envolvendo ms e bobinas.

    Investigao com ms, bssolas e bobinas

    Para realizar esta investigao ser necessrio umabssola, dois ms, duas pilhas comuns, uma bobina(que fio de cobre esmaltado enrolado) e limalha deferro.

    ROTEIRO1. Aproxime um m do outro e observe o queacontece.

    2. Aproxime um mde uma bssola edescubra os seusplos norte e sul.Lembre que a agulhada bssola tambmum m e que o seuplo norte aqueleque aponta para aregio norte.

    3.Coloque o m sobre umafolha de papel e aproximea bssola at que sua aose faa sentir. Anote oposicionamento da agulha,desenhando sobre o papelno local da bssola. Repitapara vrias posies.

    4.Coloque sobre o m essa folha de papel namesma posio anterior e espalhe sobre elalimalha de ferro. Observe a organizao daslimalhas e compare com os desenhos queindicavam o posicionamento da agulha.

    5. Ligue a bobina pilha utilizando fios de ligao.Aproxime um m e observe o que ocorre.

    6. No mesmo circuito anterior, aproxime umafolha de papel ou de cartolina contendo limalhade ferro e verifique o que ocorre com a limalha.

  • 59

    Independentemente da forma, quando se aproxima umma de outro, eles podem tanto atrairem-se comorepelirem-se. Esse comportamento devido ao efeitomagntico que apresentam sendo mais intenso nasproximidades das extremidades, razo pela qual elas sodenominadas de plos magnticos.

    A possibilidade de atrao ou de repulso entre doisplos, indica a existncia de dois tipos diferentes de plosmagnticos, denominados de plo norte e plo sul. Aatrao entre os ms ocorre quando se aproximam doisplos diferentes e a repulso ocorre na aproximao dedois plos iguais.

    A atrao ou a repulso entre ms resultado da ao deuma fora de natureza magntica e ocorre independentedo contato entre eles, isto , ocorre a distncia. O mesmose pode observar na aproximao do m com a bssola.Isso evidencia a existncia de um campo magntico emtorno do m, criado por ele. A agulha de uma bssola,que imantada, temsensibilidade de detectarcampos magnticoscriados por ms e, porisso, alteram sua posioinicial para se alinhar aocampo magnticodetectado. Ela usadapara orientao justamentepelo fato de que suaagulha, fica alinhada aocampo magnticoterrestre que apresentapraticamente a direonorte-sul geogrfica.

    A diferena em relaoao m que no fio, ocampo magnticodeixa d