MOTOR ELÉTRICO

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Universidade Estácio de Sá / Campus de Santa Cruz
PRINCÍPIOS BÁSICOS DE MOTORES ELÉTRICOS 
Aluna:
Elisângela da Rocha 
Física Experimental III
Turma: 3088
Professor: Nelson SOUZA
Introdução. 
O presente relatório busca demonstrar o funcionamento de um motor elétrico de corrente contínua. Verifica-se que o funcionamento do motor é decorrente de uma alimentação de corrente contínua originada uma fonte elétrica. Verifica-se o estímulo à rotação é dado pelo campo magnético existente na bobina que é composta por diversas espiras agrupadas. Quando a corrente passa na bobina ela gera um campo magnético constituindo assim um ímã. O movimento ocorre pela indução eletromagnética com uma segunda forma de ímã que é denominada de ímã permanente. O sistema faz com que tenhamos como resultado a transformação da energia elétrica em mecânica gerando o torque que movimenta inúmeros equipamentos, tendo um papel importante na sociedade atual.
Objetivo
O objetivo de nosso estudo é a abordagem teórica e a aplicação prática relacionadas ao princípio básico do funcionamento de um motor elétrico. Busca-se compreender que o movimento deste equipamento é baseado na interação entre os princípios da indução entre campos magnéticos que origina a força de repulsão e atração entre ímãs com características diferentes. Como resultado esta interação de forças temos um movimento rotativo cíclico que gera potência mecânica na saída do motor.
Embasamento teórico
	Ímãs permanentes são objetos que produzem seus próprios campos magnéticos. Todos os ímãs permanentes possuem os pólos sul e norte. Eles são feitos de materiais ferromagnéticos como ferro e níquel que foram magnetizados. 
Campo magnético gerado por correntes de cargas elétricas
Todas as cargas em movimento produzem campos magnéticos. Cargas pontuais em movimento produzem um campo magnético complicado mas bem conhecido que depende da carga, velocidade, e aceleração da partícula. Ele forma caminhos fechados em torno de uma linha apontando na direção em que a carga está se movendo.
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A corrente (I) em um condutor linear produz um campo magnético (B) em torno do condutor.
Se o condutor receber a forma de um laço o campo magnético é concentrado dentro do laço e enfraquecido do lado de fora. A colocação de mais laços destes para formar um solenóide torna o efeito mais acentuado. Estes dispositivos, chamados de eletroímãs ou eletromagnetos, são importantes porque podem gerar campos magnéticos fortes e bem controlados. Um eletromagneto infinitamente longo possui um campo magnético uniforme internamente e nenhum campo magnético do lado de fora. Um eletromagneto de tamanho finito produz um campo magnético que essencialmente é o mesmo de um magneto permanente da mesma forma e tamanho com uma intensidade (e polaridade) que é controlada pela corrente fornecida.
Motor elétrico 
É uma máquina destinada a converter energia elétrica em energia mecânica. É o mais utilizado de todos os motores elétricos, pois combina a facilidade de transporte, economia, baixo custo, limpeza e simplicidade de comando. São máquinas de fácil construção e fácil adaptação com qualquer tipo de carga. 
O funcionamento dos motores elétricos está baseado nos princípios do eletromagnetismo, mediante a qual a corrente que passa nas espiras de uma bobina gera um campo magnético. Existem vários tipos de motores elétricos, dos quais os principais são os de corrente contínua e de corrente alternada. Os motores de corrente contínua são mais caros, pois é necessário um dispositivo que converte a corrente alternada em corrente contínua. Já os motores de corrente alternada são mais baratos e os mais utilizados, pois a energia elétrica é distribuída em forma de corrente alternada reduzindo assim seu custo. 
A maioria de motores magnéticos são giratórios, mas existem também os tipos lineares. Em um motor giratório, a parte giratória (geralmente no interior) é chamada de rotor, e a parte estacionária é chamada de estator. O motor é constituído de eletroímãs que são posicionados em ranhuras do material ferromagnético que constitui o corpo do rotor e enroladas e adequadamente dispostas em volta do material ferromagnético que constitui o estator.
Existem vários tipos de motores elétricos, dos quais os principais são os de corrente contínua e de corrente alternada.
Motores de corrente contínua 
Precisam de uma fonte de corrente contínua, neste caso pode ser necessário utilizar um circuito retificador para converter a corrente alternada, corrente fornecida pela concessionária de energia elétrica, para corrente contínua. Podem funcionar com velocidades ajustáveis entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e precisão. Por isso seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo muito mais alto da instalação, ou no caso da alimentação usada ser contínua, como no caso das pilhas em dispositivos eletrônicos. 
As figuras abaixo mostram um sistema mais sofisticado do funcionamento do motor com a utilização do comutador e as escovas que trabalham em conjunto para fazer com que a corrente flua para o eletroímã e também para inverter o sentido em que os elétrons estão fluindo exatamente no momento correto. Os contatos do comutador são fixados ao eixo do eletroímã, de modo que eles giram junto com este. As escovas são somente duas peças de metal flexível ou grafite que fazem contato com o comutador.
 
Motores de corrente alternada 
Nesse tipo de motor, tanto a corrente das bobinas do estator quanto a corrente das bobinas do rotor sofrem alteração de sentido ao longo do tempo. Os motores AC podem ainda ter como elemento auxiliar um transformador elevador de tensão e um alternador de frequência (esse último pouco comum). Os motores AC trabalham normalmente em uma frequência de rede na faixa dos 60 hertz (frequência da rede elétrica no Brasil), o que significa que o sentido da corrente em uma bobina varia 60 vezes por segundo. Tipicamente, os motores de corrente alternada possuem dezenas de bobinas no rotor e no estator, o que os torna mais estáveis e mais eficientes. 
Materiais utilizados no experimento
 - Conjuntos de fio de cobre;
- Imã permanente;
 - Base de vidro ;
- Bobina.
- Fonte de alimentação de corrente contínua.
 
Procedimentos experimentais 
O início do experimento foi caracterizado pela conexão dos terminais dos cabos elétricos nas pontas das hastes metálicas condutoras em um cavalete por onde posteriormente foi conectada a bobina. Cabe ressaltar que a bobina, composta pelo enrolamento de condutor de cobre esmaltado, possuiu uma das extremidades completamente sem o isolamento esmaltado na outra ponta raspou-se o esmalte isolante em sua metade no sentido longitudinal. Um ímã permanente foi montado próximo à bobina. 
Após ligarmos a fonte de tensão em aproximadamente 4,5 V, a partida no simulador de motor foi iniciada girando a bobina manualmente. Se o sentido de giro estivesse errado, o motor iria apresentar resistência e parar. Nesse caso, bastaria girar a bobina em sentido oposto e o motor começaria funcionar.
Quando a bobina foi impulsionada manualmente, a ponta do fio semi-​isolado girou colocando sua parte não isolada em contato intermitente com as hastes do cavalete. Desse modo, a corrente elétrica começou a passar pela bobina, criando um campo magnético em volta dela. Os campos magnéticos do ímã e da bobina interagiram gerando o movimento giratório na bobina. No entanto, após meio giro, a parte isolada da extremidade da bobina inibe a passagem da corrente, fazendo cessar o campo magnético da bobina, que, no entanto, completou seu giro pela inércia, até que a parte descoberta do fio entrou em contato novamente com o cavalete, restabelecendo no sistema a corrente e consequentemente o campo magnético. 
Esquemático do funcionamento do sistemaFoto do experimento
Conclusão
Em nosso exercício verificamos a distinção entre um ímã temporário, por ser temporariamente magnetizado por uma fonte de ondas eletromagnéticas e um ímã permanente que é feito de aço magnetizado.
Pela análise em nosso experimento constatou-se que o funcionamento do motor de corrente contínua gera um torque magnético atuando sobre um condutor que transporta a corrente elétrica que posteriormente é convertida em energia mecânica. Conclui-se também que quanto maior o número de espiras da bobina maior o torque, admitindo assim que o motor possa girar com carga cada vez maiores.
Verificou-se que nos motores mais sofisticados há comutadores, que têm a função de inverter o sentido da corrente no momento em que a espira fica com sua face de pólo oposto voltada para o ímã, evitando desta forma que os componentes ficassem em posição de equilíbrio. Contatou-se que, ao invertemos o sentido da corrente, também invertemos os pólos do ímã não natural. Dessa maneira, temos como resultando um movimento ininterrupto de atração e repulsão.
Bibliografia
Educação .UOL. Disponível em:
 http://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/eletromagnetismo-4-oersted-faraday-e-o-motor-eletrico-3.htm
Acesso em 10 novembro 2016.
GUSSOW Milton. Eletricidade Básica : 12 ed. Porto Alegre: Bookman, 2009. 
Só Física. Disponível em: 
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/campo.php
Acesso em 09 novembro 2016.
YOUNG, Hugh D; FREEDMAN Roger A. FÍsica II : Termodinâmica e Ondas. 12 ed. São Paulo: Pearson, 2011. 
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