ROTEIRO PARA O EXPERIMENTO PRÁTICO
MOTOR ELÉTRICO
ÁREA DO CONHECIMENTO
Física
CONTEÚDO
Eletromagnetismo: indução eletromagnética; lei de Faraday-Lenz.
OBJETIVO(S)
•
Demonstrar o fenômeno da indução eletromagnética;
•
Montar um motor elétrico extremamente simples.
DESCRIÇÃO
Campos magnéticos podem ser criados por ímãs ou por correntes elétricas ao
percorrer um condutor. Trabalho mecânico pode ser gerado quando a corrente
interage com um campo magnético externo, devidamente orientado, presente na
região na qual o condutor se encontra. O processo é semelhante à atração e repulsão
de dois ímãs. Em condições adequadas, é possível até mesmo produzir um movimento
periódico no condutor: essa é a base de funcionamento dos motores elétricos.
Neste experimento, construiremos um motor elétrico extremamente simples e veloz
usando materiais de fácil aquisição. No máximo, você o construirá em 30 segundos!
Seu princípio de funcionamento se baseia na força magnética que surge sobre uma
r
carga elétrica q que se move com velocidade v na presença de um campo indução
r
magnética B externo. Como sabemos, o módulo dessa força será dado por:
F = q ⋅ v ⋅ B ⋅ sen θ
r
r
sendo θ o ângulo formado pelos vetores v e B . Se o ângulo entre esses vetores for
igual a 90º, isto é, se a velocidade for perpendicular ao campo, obteremos a força
máxima e a expressão anterior se transforma em:
F = q⋅v⋅ B
A construção do nosso motor garantirá que tais vetores sejam aproximadamente
perpendiculares e a força magnética resultante produza um torque adequado para a
rotação do motor.
MATERIAIS
•
Parafuso usado em madeira;
•
Pilha (alcalina) de 1,5 V;
•
Fio de cobre (fino) de aproximadamente 20 cm de comprimento, desencapado
nas extremidades;
•
Um ímã de neodímio1 (é um pequeno ímã cilíndrico, prateado e muito
poderoso que pode ser encontrado e extraído facilmente de fones de ouvido ou
de brinquedos descartados).
PROCEDIMENTO
1. Coloque o ímã de neodímio na cabeça do parafuso.
2. Encoste a ponta do parafuso no terminal positivo (saliência) da pilha. Não se
preocupe: o ímã manterá o parafuso “grudado” na pilha e não cairá.
1
O neodímio é um metal. Associado ao boro e ao ferro, permite a construção de ímãs muito fortes, de baixo
custo e de pequeno tamanho, como aqueles presentes no interior de um disco rígido de computador (quem já
abriu um sabe do extremo poder desses ímãs).
3. Encoste uma extremidade do fio no terminal negativo da pilha e o mantenha
nessa posição, pressionando com o dedo.
4. Encoste levemente a outra extremidade do fio à lateral do ímã de neodímio e
veja o que acontece. O parafuso irá girar velozmente e poderá até mesmo
atingir 10.000 RPM depois de alguns segundos!
A explicação para o funcionamento desse motor é bem simples: uma vez fechado o
circuito, as cargas elétricas fluirão radialmente pela face superior do disco (ímã), onde
existe um campo magnético aproximadamente perpendicular (por uma questão de
simplificação, a figura seguinte não considera a curvatura das linhas de força nas
proximidades da borda). De acordo com a regra da mão-direita, a direção da força
magnética resultante será tangencial ao disco. Ela dará origem a um torque que fará o
conjunto girar em torno do eixo definido pelo parafuso (ver figura abaixo).
RECOMENDAÇÕES DE SEGURANÇA
É importante usar óculos de proteção e o bom senso: o parafuso e o ímã irão girar em
alta velocidade e podem se desprender, causando sérios acidentes. Portanto, cuidado
com os seus olhos e com as pessoas e objetos próximos.