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Motor elétrico homopolar: o mais simples do mundo

O motor homopolar tem um funcionamento muito simples, é fácil de construir e uma ótima opção para comprovar os princípios do eletromagnetismo.

Para falar sobre o motor elétrico homopolar e aprender como fazer um em casa, precisamos voltar no tempo e lembrar de alguns detalhes da história do motor elétrico. Vamos lá?

Os fenômenos relacionados à eletricidade e ao magnetismo eram observados e estudados desde muito tempo, na Grécia Antiga. Os primeiros registros datam do séculos 6 a.C por Tales de Mileto. Mas foi somente a partir do século XVI que novas pesquisas foram desenvolvidas nessa área, porém, sem que ninguém conseguisse estabelecer uma ligação entre os fenômenos elétricos e magnéticos.

Com as experiências realizadas pelo professor dinamarquês Christian Oersted, já no começo do século XIX, esse panorama começou a mudar. Durante uma de suas aulas, o pesquisador demonstrava aos seus alunos como se dava o aquecimento de um fio condutor durante a passagem de uma corrente elétrica. Ao lado do seu experimento, havia uma bússola. Quando o professor liberou a passagem da corrente elétrica pelo fio, reparou que a agulha da bússola desviou-se de sua posição natural.

Por se tratar de um ímã alinhado ao campo magnético da Terra, a mudança na posição da agulha só poderia ocorrer com a presença de outro campo mais intenso. Assim, mais tarde, Oersted verificou que o movimento da agulha dependia da posição da bússola em relação ao fio pelo qual passava a corrente elétrica. Essas observações representaram um grande avanço científico, ajudando o professor a demonstrar que a corrente elétrica em um condutor está diretamente relacionada a um campo magnético que se cria ao seu redor, fazendo com que o condutor funcione como um ímã.

Anos mais tarde, o cientista inglês Michael Faraday trabalhava em pesquisas que consideravam a possibilidade de gerar eletricidade a partir de campos magnéticos, ou seja, o oposto ao experimento realizado por Oersted. O pesquisador descobriu então que uma corrente elétrica era gerada no momento que se posicionava um ímã no interior de uma bobina feita com fios condutores.

Michael Faraday, British physicist

Michael Faraday (1791-1867)

Foi assim que Faraday provou que a variação de um campo magnético é capaz de criar uma corrente elétrica em um fio condutor, mesmo sem estar conectado a nenhuma fonte de energia. Ele deduziu que se houvesse um movimento da bobina em relação ao ímã, seria possível obter uma corrente elétrica contínua, efeito que ficou conhecido como indução eletromagnética. Esse é o princípio básico do funcionamento de geradores e motores elétricos até hoje.

As descobertas de Oersted e Faraday tiveram grande impacto nos avanços tecnológicos desde então. Os princípios do eletromagnetismo são a base de grande parte da tecnologia mecânica e eletroeletrônica que conhecemos, de secadores de cabelos até os sistemas de telecomunicações.

 

Motor Elétrico Homopolar

Para realizar seus estudos e comprovar os resultados, Faraday construiu um dispositivo com o objetivo de mostrar o efeito magnético circular ao redor de um fio condutor, a que ele chamava de rotação eletromagnética. Esse aparelho ficou conhecido como Motor de Faraday e foi o primeiro motor elétrico construído.

Esse dispositivo criado por Faraday também é conhecido como motor homopolar. Essa denominação se dá pois não há nenhuma alteração na polaridade dos seus componentes durante seu funcionamento. Ao se fechar o circuito, o campo magnético do ímã exerce uma força sobre as cargas elétricas do material condutor, gerando uma corrente elétrica. Esse é o princípio do funcionamento dos motores elétricos.

 

Construindo um motor homopolar

O motor homopolar proposto por Faraday tem um funcionamento muito simples, é fácil de construir e uma ótima opção para comprovar os princípios do eletromagnetismo, mesmo tendo pouca utilidade na prática hoje em dia.

Pensando nisso, trouxemos um vídeo que mostra a construção de um motor elétrico homopolar, que você pode fazer em casa, na escola ou universidade.

Eis o motor mais simples do mundo em pleno funcionamento!

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O que é um gerador elétrico?

Gerador elétrico (Alternadores, Turbo e Hidrogeradores) é uma das máquinas elétricas mais utilizada para conversão de energia mecânica – na…

Gerador elétrico (Alternadores, Turbo e Hidrogeradores) é uma das máquinas elétricas mais utilizada para conversão de energia mecânica – na forma de torque – em energia elétrica. Para essa função também são utilizados, mas em menor escala, o gerador de corrente contínua, o gerador assíncrono e o alternador de ímãs permanentes.

Os aspectos construtivos dos alternadores sofrem variações dependendo da escolha da máquina acionante, ou máquina primária.

Aplicações do gerador elétrico

Para aplicação em turbinas hidráulicas, de geração de energia em hidroelétricas, se dará atenção ao sistema de excitação de rápida resposta e às fixações dos polos do rotor, que precisam ser resistentes à velocidade de disparo dessas turbinas.

Para aplicação em turbinas à gas e à vapor se deposita atenção aos mancais e seus sistemas de lubrificação, bem como aos sistemas de refrigeração dedicados. Para aplicação em motores à combustão, seja do Ciclo Otto ou Diesel, se dá atenção à suportabilidade do alternador a níveis de vibração severos.

Listadas as características associadas à cada máquina primária, os conceitos eletromagnéticos e mecânicos para projeto, fabricação e controle de qualidade dos alternadores são comuns a todas as aplicações.

Alternadores

Os alternadores são utilizados para fornecimento de energia ao Sistema Elétrico Interligado, através das hidroelétricas e termelétricas, para geração em regime de emergência.

Por exemplo, em casos de falta de energia da concessionária, geradores a diesel, gás ou etanol podem ser montados em grupos ou em sistemas remotos isolados, como grupos geradores em regiões não cobertas pelo Sistema Elétrico Interligado ou em micro e pequenas centrais elétricas.

Em menores quantidades os alternadores são utilizados para tração híbrida, nobreaks rotativos e em conversores rotativos de frequência.

Geradores elétricos (Alternadores, Turbo e Hidrogeradores)

Em termos construtivos, um gerador basicamente contém:

– Estator (Armadura) que, através de seus terminais fornece energia para carga ou rede;
– Rotor (Campo ou Induzido) que normalmente é formado por eletroímãs, mas pode ser fabricado com ímãs permanentes. Nos dois casos há o agrupamento de pares de polos, sempre se intercalando um polo de polaridade Norte com um de polaridade Sul;

Nos casos em que o rotor é formado por eletroímãs, a energia que chega a esse rotor pode ser conduzida por anéis e escovas, ou pode ser fornecida por uma segunda máquina elétrica chamada Excitatriz Principal ou Excitatriz Rotativa.

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Como surgiu o gerador elétrico?

Em 1820, o Dinamarquês Hans Christian Oersted identificou, durante suas aulas, que ao circular corrente elétrica em um fio condutor, esta corrente gerava um campo magnético ao redor deste mesmo condutor, e essa constatação permitiu que outros cientistas pudessem buscar criar movimento usando eletricidade.

Em 1831, Michael Faraday descobriu que se a posição entre ímãs e condutor (ou superfície condutora) sofresse diferença durante o passar do tempo era gerada Energia Elétrica (Potencial Elétrico). E contruiu o primeiro Gerador Elétrico Experimental.

Essa foi a demonstração do primeiro gerador que transforma a energia mecânica em energia elétrica. Até então, as únicas fontes de energia elétrica eram as pilhas e baterias.

Faraday criou seu próprio gerador com um disco de cobre que girava no campo magnético formado pelos polos de um ímã com formato semelhante a uma ferradura, onde, ao girar a manivela produzia uma corrente elétrica contínua.

Graças aos esforços destes cientistas, e dos que se seguiram, hoje temos acesso à energia elétrica em nossos lares com segurança, controle e qualidade. Podemos utilizar essa energia gerada pelos geradores nas nossas mais diversas necessidades, desde iluminação, ar condicionado até os diversos eletrodomésticos, portões eletrônicos e elevadores.

Quer saber mais? Venha visitar o Museu WEG, a entrada é gratuita!