O Motor elétrico

Fotografado por S.J. de Waard, Wikipédia comuns

Motores Elétricos

Agora será conhecido um pouco dos motores elétricos, aparato incrivelmente útil.

É basicamente uma máquina criada para transformar a energia elétrica em energia mecânica (energia do movimento) e o movimento pode ser útil para muitas coisas, pois o giro pode ser transmitido e modificado a partir de engrenagens / polias ou correntes.

É uma máquina criada por intermédio de vários estudiosos, precisou-se conhecer muito o campo do conhecimento de eletromagnetismo, que na época não se tinha, o motor foi desenvolvido depois que o eletromagnetismo havia sido descoberto, essa foi a peça fundamental para a criação do motor elétrico, são muitos os envolvidos nessa invenção.

É interessante lembrar dos geradores de energia elétrica, que geram eletricidade a partir da energia mecânica, ou seja, fazem o inverso dos motores, converte por meio de um dínamo. Existem motores que foram projetados para usar ambas as energias, para dar movimento usa-se o motor e para frear ( freios dinâmicos) retira-se energia mecânica e transforma em elétrica, que será usada pelo veículo.

Os motores elétricos são constituído pelas seguintes partes principais:

Fotografado por Zureks,Wikipédia communs

Rotor: a peça que faz interação com o estator, esta peça é a da esquerda dessa foto acima;

Estator: Uma parte fixa, que fica concêntrica com o Rotor, tem o formato de um cilindro oco, é a parte da direita da foto;

Bobina Eletromagnética: A corrente elétrica percorre o espiral da bobina para gerar campo elétrico;

Comutator: Comuta a entrada de energia dos motores, são segmentos isolados um dos outros e atuam em conjunto com as escovas do motor, no vídeo no fim deste post você pode ver essa peça na direita do rotor,  é possível observar algumas faíscas.

O funcionamento do motor elétrico:

Sendo o mais simples possível, o eixo do motor elétrico gira por que existem duas forças atuantes uma de natureza elétrica outra de natureza magnética, por exemplo uma força “puxa” o rotor do motor para direção tangecial, fazendo-o girar no sentido anti-horário, porém quando o rotor vai chegando próximo desse “local” a força vai diminuindo sua intensidade, quando ele chega no “local” ele é novamente “puxado” ( uma força tangente ao círculo de giro do rotor) por outra força  no mesmo sentido anti-horário, e acontece o mesmo processo,  e conforme vai movimentando ele ganha aceleração, as forças consequentemente atuam mais rapidamente.

Essa explicação acima pode ser entendida facilmente, porém é uma forma de entender o básico de como um motor elétrico funciona, obviamente na realidade é um pouco mais complexo, e depende do tipo do motor. Além do mais o campo magnético criado na bobina do rotor cria uma força magnética que atua em dois lados do motor em sentidos oposto fazendo um torque e este torque faz girar o rotor até certo ponto, onde a corrente é invertida por um anel metálico denominado comutator. Sendo invertida a corrente o torque influei novamente  e repete-se o processo, dando rotação ao rotor.

A força magnética criada por um fio imerso em campo magnético é dado por:
                                                     Fm=BiLsenθ
B é a intensidade do campo elétrico 
i é a intensidade da corrente
L é o comprimento do fio
o ângulo θ é entre (i) e (B).

 

Um exemplo está naquele motor elétrico que se cria para um trabalho escolar de física, em que se usa um imã, fio de cobre, bateria e suportes. Neste tipo uma força magnética joga o “cilindro” de cobre para cima, o eixo gira e perde o contato elétrico com a bateria, virando e puxado pelo imã e a favor da gravidade, quando vira para o estado inicial, o fio raspado por apenas em uma parte do fio toma contato elétrico novamente e o motor volta para cima. Isso é repetido inúmeras vezes. Esse exemplo é mais simples e serve para dar a ideia entre a interação elétrica e magnética.

A indução eletromagnética

Esse tipo de fenômeno origina a força eletromotriz a um rotor de motor, por exemplo, que fica exposto a uma variação de campo magnético, ou magnético estático. Foi descoberto por Michael Faraday, deve-se entender a indução para compreender o funcionamento de um motor elétrico atual.