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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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A história do motor elétrico que você precisa conhecer

No mundo atual, repleto de tecnologias e constantes inovações, fica até difícil imaginar a vida longe dos motores elétricos e…

No mundo atual, repleto de tecnologias e constantes inovações, fica até difícil imaginar a vida longe dos motores elétricos e todas as facilidades que eles trouxeram, do dia a dia doméstico às indústrias. Mas se hoje tudo isso parece tão simples como ter um liquidificador, saiba que atingir esse estágio foi um processo lento e gradativo.

Levou quase três séculos entre os primeiros estudos, pesquisas e invenções até o surgimento dos motores elétricos, propriamente, em 1886. A descoberta é atribuída ao cientista alemão Werner Siemens, inventor do primeiro gerador de corrente contínua auto induzido.

Voltando no tempo…

Em 1600 o cientista inglês William Gilbert publicou uma obra descrevendo a força de atração magnética. A primeira máquina eletrostática foi construída em 1663, pelo alemão Otto Guericke, e aperfeiçoada em 1774 pelo suíço Martin Planta.

Já o professor de Medicina italiano Aloiso Galvani notou, em 1786, que ao tocar com o bisturi em coxas de rãs que estavam penduradas numa grade de ferro, estas apresentavam uma contração, a qual chamou “eletricidade animal”. Outro italiano, Alessandro Volta, descobriu que entre dois metais diferentes, imersos em líquido condutor, surgia uma tensão elétrica.

Em 1799 ele desenvolveu uma fonte de energia que chamou de “coluna de Volta”, que podia fornecer corrente elétrica. O físico dinamarquês Hans Christian Oersted, em 1820, verificou por acaso que a agulha magnética de uma bússola era desviada de sua posição norte-sul quando passava perto de um condutor no qual circulava corrente elétrica. Essa observação foi o primeiro passo em direção ao desenvolvimento do motor elétrico.

O físico e matemático André-Marie Ampère, com base nesses e outros estudos e constatações, construiu o primeiro eletroímã. Esse dispositivo foi fundamental para a invenção de vários aparelhos, como o telefone, o microfone, o alto-falante, o telégrafo. Depois, o inglês Michael Faraday descobriu, em 1831, a indução eletromagnética.

Em 1832 o cientista italiano S. Dal Negro construiu a primeira máquina de corrente alternada com movimento de vaivém. No ano seguinte, o inglês W. Ritchie inventou o comutador, construindo um pequeno motor elétrico em que o núcleo de ferro enrolado girava em torno de um ímã permanente. Para dar uma rotação completa, a polaridade do eletroímã era alternada a cada meia volta, através do comutador.

O professor alemão Moritz Hermann von Jacobi, em 1838, desenvolveu um motor elétrico e aplicou-o a uma lancha. A aplicação prática da energia elétrica em trabalho mecânico ficou assim comprovada. Entretanto, toda a energia provinha de baterias, que eram caras e de uso restrito. A preocupação, então, voltou-se à geração de energia elétrica de baixo custo.

A era Siemens

Em 1856 o eletrotécnico Werner Siemens relatou o sucesso obtido na construção de um gerador de corrente, magnético, com induzido T duplo. Mas esse aparelho não podia gerar energia suficiente para alimentar indústrias e equipamentos domésticos. Os ímãs permanentes eram de ação restrita.

Somente dez anos depois Siemens construiu um gerador sem ímã permanente, provando que a tensão necessária para o magnetismo podia ser retirada do próprio enrolamento do rotor, isso é, que a máquina podia auto excitar-se. O primeiro dínamo de Werner Siemens possuía uma potência de aproximadamente 30 watts e uma rotação de 1.200 rpm. A máquina também podia funcionar como motor, desde que se aplicasse uma corrente contínua aos seus bornes.

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Em 1879 a firma Siemens & Halske apresentou a primeira locomotiva elétrica, com potência de 2 kW. Mas a máquina tinha alto custo e era vulnerável em serviço, exigindo o desenvolvimento de um motor mais barato, robusto e de menor custo de manutenção.

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Mais avanços

1885: o engenheiro eletricista italiano Galileu Ferraris construiu um motor de corrente alternada de duas fases.
1887: o iugoslavo Nicola Tesla apresentou um pequeno protótipo de motor de indução bifásico com rotor em curto-circuito.

1889: o engenheiro eletricista russo Michael von Dolivo Dobrowolsky, da firma AEG, de Berlim, persistindo na pesquisa do motor de corrente alternada, entrou com pedido de patente de um motor trifásico com rotor de gaiola. Ele era simples, silencioso, tinha menos manutenção e alta segurança em operação.

1891: Dobrowolsky iniciou a fabricação em série de motores assíncronos, nas potências de 0,4 a 7,5 kW.

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Em resumo, cientistas, físicos e outros profissionais nem sempre ligados à ciência contribuíram para a descoberta do motor elétrico, que acelerou a industrialização mundial e transformou radicalmente o modo de vida das pessoas. Essa história, de forma completa, está disponível no livro “O Motor Elétrico” que está disponível no site do Museu WEG.