Motor Elétrico Minimo

Modelos didáticos de motores elétricos são sempre atrações em Feiras de Ciências, nas quais diversos tipos de motor elétrico costumam servir de tema. Os motores mais comuns são os que apresentam um estator (parte fixa) e um rotor (parte móvel, isto é, rotativa). Dentre os motores assim constituídos, porém, há uma grande variedade de alternativas, pois tanto os rotores quanto os estatores podem ser feitos com ímãs permanentes, com eletroímãs ou bobinas.

Há também os motores lineares, como aqueles que impulsionam os trens de alta velocidade que operam em certos países. Apresentaremos uma resumida coletânea dos motores elétricos, começando pelo que denominamos motor mínimo.

Material

A construção desse modelo de motor elétrico mínimo do desenho acima, com estator de ímã permanente e rotor de bobina, requer o seguinte material:

  • 1 pilha grande;
  • 1 ímã permanente de alnico ou de ferrite (tipo quadrado, retangular ou circular, de tamanho menor do que o comprimento da pilha grande);
  • 10 cm de fio de cobre de bitola 16 AWG;
  • 2 m de fio de cobre esmaltado de bitola 20 a 26 AWG;
  • base de madeira, plástico ou duratex, com dimensões de aproximadamente 10 cm x 10 cm;
  • cola (superbonder ou araldite transparente), um prego (de pequeno diâmetro), alicate de bico, faca, solda “fina” (conhecida como solda “50 por 50″) e soldador elétrico de 50 W ou mais.

Seqüência e detalhes para a montagem:

  • Cole a pilha grande na base de madeira;
  • Cole o ímã sobre a pilha com a face Norte para cima (uma bússola poderá ajudá
  • lo nessa identificação);
  • Corte dois pedaços do fio rígido 16 AWG e repita para ambos o seguinte procedimento: raspe as duas extremidades (para retirar o verniz isolante) e use o alicate para enrolar uma delas em volta de um prego de pequeno diâmetro (duas ou três voltas bastam). Assim, quando você retirar o prego, o mancal estará pronto;
  • Solde as extremidades inferiores desses mancais diretamente sobre os terminais (+) e (
  • ) da pilha (note que esta soldagem vai definir a altura do mancal). A altura correta do mancal será determinada pelos tamanhos da espira e da bobina, pois ambas devem passar passar bem rente ao ímã, durante o funcionamento do motor. Aliás, essa é uma boa oportunidade para aprender a usar um ferro
  • de
  • soldar! Se você nunca tiver feito uma soldagem desse tipo, saiba que o ferro deve ser usado para aquecer as peças a serem soldadas (uma por vez), mantendo
  • se o fio de solda bem próximo, até que se consiga que um pouco de solda venha a aderir sobre cada uma das peças. Assim, só se deve tentar unir (soldar) as peças depois que ambas já tiverem um “pingo” de solda solidificada, quando então pode
  • se encostar uma peça na outra e tocá
  • las com o ferro
  • de
  • soldar (sem adicionar mais solda!): tão logo as duas porções de solda derretam, afaste o ferro e mantenha as peças unidas até que a solda solidifique novamente.
  • Faça a espira (conforme a figura) dobrando o fio de menor bitola (de 20 a 26 AWG) com o alicate. Depois, visando obter uma variante da montagem, construa uma bobina (que nada mais é senão um conjunto de várias espiras) dobrando sucessivamente um pedaço mais longo do mesmo fio. O motor de uma só espira é mais didático e facilita as explicações de seu funcionamento, mas tem o inconveniente de descarregar a pilha bem mais rapidamente do que o motor dotado de bobina (que pode ter de 10 a 20 espiras, nesta montagem). É importante, ainda, que a espira e a bobina tenham uma das extremidades totalmente raspada (para retirar o verniz isolante), e a outra, raspada apenas até até a metade (expondo somente a metade da superfície do fio), conforme o detalhe mostrado na figura (esse procedimento visa fazer com que a corrente elétrica, durante o funcionamento, circule no rotor apenas nos momentos adequados para a produção das forças que mantêm o seu movimento).

Observação: os terminais (extremidades raspadas) da espira e da bobina funcionarão tanto como eixo de rotação do motor como coletores de corrente elétrica; portanto, ajuste bem estes terminais, com o alicate, de maneira que fiquem alinhados com o eixo horizontal da bobina);

  • Introduza os terminais do rotor (isto é, da espira ou da bobina) nos mancais, centralizando- o bem. Observe, então, um detalhe muito importante sobre o terminal parcialmente raspado: quando uma das “faces” do rotor estiver voltada para o ímã, apenas a metade raspada deve estar em contato com o mancal (e, de modo recíproco, se fizermos o rotor girar meia volta, apenas a metade ainda envernizada deve fazer contato com o mancal). Se for necessário corrigir a posição desse terminal em relação à “face” do rotor, vá lentamente torcendo esse terminal com o alicate até obter a posição correta. (se este ajuste não ficar perfeito, funcionamento do motor ficará bastante prejudicado).

Outro modelo de motor elétrico

Após a publicação do motor mínimo, apresentamos agora uma variante para sua montagem. Neste modelo, dispensa-se o trabalho de soldagem, e a pilha, depois de descarregada, pode ser substituída com facilidade. Incluímos, também, alguns aspectos teóricos do seu funcionamento. Nesta série, a idéia é apresentar progressivamente, a cada modelo, mais conceitos relacionados ao eletromagnetismo. Aproveitem!

Material

  • Rolha cilíndrica;
  • agulha de tricô pequena;
  • 6 alfinetes;
  • 4 metros de fio de cobre esmaltado, de bitola 26 AWG (ou 28 AWG);
  • 2 imãs retangulares de 2 cm x 3 cm x 1 cm (obtidos de fechos magnéticos de armários de cozinha);
  • base de madeira, de 10 cm x 15 cm x 1 cm;
  • 2 percevejos, porta
  • pilhas e pilhas grandes.

Montagem

  • Passe a agulha de tricô (de duas pontas) bem no centro da rolha cilíndrica. Para passar corretamente a agulha pelo centro da rolha é recomendável furar a rolha antes, usando uma broca de diâmetro ligeiramente menor que o da agulha.
  • Espete os dois alfinetes na rolha, um de cada lado da agulha (ambos a 0,5 cm desta, como se vê na figura 2), deixando para fora da rolha apenas 0,5 cm dos alfinetes.
  • Faça dois sulcos rasos (0,5 cm de profundidade), estreitos (1 cm de largura) e diametralmente opostos na rolha (o alinhamento desses sulcos com a agulha deve ser perpendicular ao alinhamento dos alfinetes com a agulha).

A figura 1 mostra o resultado destas três etapas da montagem, e a figura 2 mostra a rolha cilíndrica vista de frente.

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4. Raspe cerca de 2 cm de uma das extremidades do fio de cobre, com faca ou lixa, e enrole essa extremidade lixada em um dos alfinetes. Aperte bem para garantir bom contato elétrico.5. Comece o enrolamento do fio ao redor da rolha, passando pelo sulco. Ao perfazer cerca de 50 voltas, corte o fio, raspe a extremidade final e enrole[*]a (apertando bem) no outro alfinete. Está pronto o rotor do motor. As figuras 3 e 4 ilustram essa fase da montagem.

ImagemImagem

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6. Espete os quatro alfinetes restantes (dois pares, em X) na base de madeira, como indicado na figura 5, para fazer os mancais do motor. Coloque os ímãs, um de cada lado da rolha, com pólos opostos se defrontando. Use calços e cola, se necessário, para que os ímãs fiquem na altura correta e bem próximos da rolha. Use cola Superbonder para fixar calços e ímãs. No ponto em que os alfinetes dos mancais se cruzam, coloque também uma gota de cola para mantê[*]los sempre juntos.

7. Corte dois pedaços de fio para fazer as escovas do motor. Raspe o verniz isolante das extremidades de ambos, dobre[*]os e posicione[*]os convenientemente (ver a figura Detalhes). Cada escova deve encostar em um dos alfinetes espetados na rolha (a ilustração seguinte mostra como devem ficar as escovas em função das posições dos alfinetes coletores). Use os dois percevejos para fixar as escovas à base, prendendo[*]as ali (dando uma volta com o fio em torno do percevejo) e ligando suas extremidades livres ao porta[*]pilhas.

Para iniciar o funcionamento, ligue os fios passam pelos percevejos aos terminais do porta-pilhas (com duas pilhas grandes) e dê à rolha um pequeno impulso inicial.

b] O que está acontecendo? [/b]

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Existem dois campos magnéticos diferentes no motor, um produzido pelos ímãs e outro produzido pela corrente elétrica que circula pelo fio enrolado na rolha. As figuras do quadro Mais detalhes mostram como são esses campos. Imagine que o fio que transporta a corrente, na rolha, está saindo da página, dirigindo[*]se a seus olhos.

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Na figura a da ilustração acima, os dois ímãs, colocados frente a frente, produzem um campo magnético uniforme no espaço entre eles. O campo é dirigido da face Norte (vermelha) para a face Sul (verde).

Na figura b, temos o campo magnético produzido apenas pela corrente elétrica. As linhas de indução são circunferências concêntricas com o fio.

Em c temos o par de forças que o campo magnético dos ímãs exerce sobre as correntes do rotor, na posição em que as escovas estão encostadas nos alfinetes coletores.

Em d, temos o aspecto do campo resultante naquela região. O que faz o motor girar é o par de forças (torque) ilustrado na figura c. Tais forças são denominadas forças magnéticas de Lorentz.

Funcionamento

Terminada a montagem, basta dar um pequeno impulso ao rotor e verificar se este continua girando (caso não o movimento não se mantenha, capriche no ajuste descrito no item f da descrição da montagem).

Um trabalho prático voltado para demonstrações só estará completo quando você descrever cientificamente seu funcionamento. Para tanto, consulte seu professor – ou, melhor ainda, os livros. A procura de explicações nos livros desenvolve o senso de pesquisa, o que é muito útil em qualquer ramo de atividade (perguntar ao professor, sem dúvida é mais cômodo e mais rápido, mas lembre-se: ele não estará sempre por perto!).

Um terceiro modelo de motor

Para ilustrar o princípio de funcionamento dos motores elétricos, o bom professor simplesmente coloca um fio de cobre entre os pólos de um ímã em forma de U e faz passar por aquele uma corrente elétrica. O campo magnético do ímã interage com a corrente elétrica. A força magnética, exercida pelo campo sobre as cargas que constituem a corrente, faz o fio se mover. É assim que o motor funciona. Vejamos agora um outro modelo didático de motor elétrico.

Material

A construção desse modelo de motor elétrico, com estator de ímã permanente e rotor de bobina, requer o seguinte material:

  • 2 ímãs permanentes, de formato prismático;
  • uma tira de lata (folha
  • de
  • flandres), de 15 cm x 2,5 cm;
  • outra tira de lata, de 12 cm x 1,0 cm;
  • 3 m de fio de cobre esmaltado (com bitola entre 22 AWG e 28 AWG);
  • base de madeira, pilha grande, porta
  • pilhas e cola.

Montagem

As ilustrações seguintes fornecem uma visão do material preparado e aspectos da montagem.

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Eis a seqüência da montagem:

  • Dobre a tira de lata mais larga para que fique com a forma de U, com 5cm em cada perna. Fixe essa armadura na base de madeira com preguinhos, tachinhas ou pequenos parafusos;
  • Cole os ímãs nas faces internas das pernas dessa armadura em forma de U. Nessa fase, tome as devidas providências para que faces opostas dos ímãs se defrontem (uma bússola pode auxiliá
  • lo);
  • Corte a tira mais estreita pela metade e dobre 1 cm da extremidade de cada uma delas (essa pequena dobra servirá para fixar os mancais na base de madeira). Na extremidade livre dessas tiras faça dois cortes em V(esses serão os mancais em que se apoiarão as extremidades da bobina girante);
  • Construa a bobina girante (rotor) enrolando o fio de cobre esmaltado (espiras juntas) em uma fôrma de madeira ou papelão de 3 cm x 3 cm (essa bobina poderá ter de 10 a 50 voltas). Deixe pelo menos 10 cm livres nas extremidades do enrolamento (estes trechos funcionarão como eixo do motor). Assim como no primeiro modelo que apresentamos, uma dessas extremidades deve ser completamente raspada (visando retirar o verniz isolante), e a outra, raspada apenas até a metade (o efeito produzido pelo movimento da extremidade parcialmente raspada é o de um comutador, isto é, a corrente ora circula no rotor, ora não). Uns pedacinhos de durex ou mesmo uma gotinhas de superbonder darão maior fixação a esse enrolamento.
  • Apóie as extremidades livres dessa bobina sobre os mancais, bem centrada, de modo que o enrolamento gire bem dentro do campo dos ímãs. Corte os excessos de fio.

Comentários teóricos

A ilustração a seguir mostra :

  • cada um dos ímãs, com suas faces Norte e Sul identificadas por N e S, respectivamente;
  • os ímãs colados na armadura, com as faces N e S se defrontando;
  • o campo magnético produzido pelos dois ímãs (cujas faces opostas se defrontam, sem a armadura);
  • o campo magnético gerado pelos mesmos ímãs, agora colados na armadura (repare como a presença da armadura concentra o campo).

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A ilustração seguinte mostra uma visão lateral da montagem (como se o observador estivesse posicionado na direção do eixo). Observe:

  • o vetor campo magnético produzido pelos ímãs fixos
  • o sentido da corrente elétrica em cada lado da bobina girante , “entrando” no plano da figura, “saindo” desse plano);
  • as forças magnéticas e que surgem sobre as cargas elétricas em movimento (isto é, sobre a corrente elétrica) por influência do campo magnético.

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Para fazer funcionar o motor, coloque a pilha grande no porta[*]pilhas e ligue, com pedaços de fio comum, os terminais desse porta[*]pilhas aos preguinhos que fixam os mancais. Um pequeno impulso na bobina dará início à rotação, cabendo às forças ilustradas na figura acima o papel de vencer o atrito do eixo com os mancais e, assim, manter o rotor em movimento.

Quarto modelo de motor elétrico básico mínimo

O objetivo desta apresentação é mostrar que é perfeitamente possível construir diferentes modelos com o mesmo material. Assim, aproveitando o material (e parte da montagem) do modelo anterior, mostraremos agora um outro modelo, cujo estator será constituído pelo mesmo par de ímãs e pelo mesmo conjunto base/mancais do intitulado Motor elétrico 03. A novidade, agora, será o formato do rotor – uma bobina circular.

Material

  • O mesmo do modelo 03 exceto a tira de lata mais larga, agora não mais necessária;
  • 2 ímãs permanentes, de formato prismático;
  • outra tira de lata, de 12 cm x 1,0 cm;
  • 3 m de fio de cobre esmaltado (com bitola entre 22 AWG e 28 AWG);
  • base de madeira, pilha grande, porta
  • pilhas e cola.

Montagem

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Para obter a bobina, enrole o fio (20 a 30 espiras) em torno de uma fôrma cilíndrica (como um pedaço de tubo ou uma embalagem cilíndrica, por exemplo) de diâmetro menor do que a distância entre os mancais. Deixe sobrar cerca de 10 cm de fio em cada extremidade desse enrolamento e dê algumas voltas, com este excesso de fio, ao redor das laterais da bobina, para que as espiras se mantenham unidas (mas cuide para que essas duas extremidades, ao final, fiquem retas e diametralmente opostas). Finalizando a bobina, como nos modelos anteriores, um desses extremos deve ser totalmente raspado (para retirar o verniz isolante), e o outro, apenas parcialmente (só um lado do fio).

Para iniciar o funcionamento, verifique as ligações dos mancais às pilhas, coloque a bobina (rotor) nos mancais e dê um pequeno impulso – a rotação deve se manter.

Rotor e estator constituídos por bobinas: Quinto modelo mínimo de motor

Eis mais uma variante para o motor elétrico didático. Desta feita, com o mesmo material básico das montagens 03 e 04, teremos, como rotor, uma bobina móvel (a mesma indicada no modelo 04), e como estator, uma bobina fixa (enrolada em torno de um pedaço de tubo de PVC).

Montagem

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Agora que já estamos ficando peritos em motores elétricos didáticos, faremos apenas dois breves comentários, relativos às diferenças entre este modelo e os anteriores.

  • Para construir o estator, basta enrolar o fio em torno do tubo (serão suficientes 10 a 15 voltas), deixando nas duas extremidades do enrolamento fio suficiente para as ligações, conforme a figura (não se esqueça de raspar o verniz isolante destas duas pontas, que serão os terminais do estator).
  • Quanto às ligações do motor ao porta
  • pilhas, note que o estator, neste caso, também tem de ser percorrido pela corrente elétrica para funcionar (afinal, trata-se de uma bobina). Assim, nesta montagem, o enrolamento do estator ficará em série com o do rotor, e o percurso da corrente elétrica (partindo da fonte, em sentido convencional) será o seguinte (acompanhe pela figura): do pólo positivo do porta
  • pilhas, a corrente vai diretamente a um dos terminais do estator, circula por este enrolamento e segue para o primeiro mancal, de onde passa à bobina móvel; depois de percorrer o rotor, então, flui pelo segundo mancal até o pólo negativo do porta-pilhas, fechando o circuito.

Autor: Prof. Luiz Ferraz Netto
Site : feiradeciencias.com.br

Atualizado: 25 dezembro de 2008 – Norival

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Comentários
  1. felpe disse:

    good!!!
    y love,goods examples!!!

  2. Gostaria de saber mostrar de maneira simples como gerar energia através de frutas cítricas

  3. Geovane isto seria usando dois metais diferentes como o zinco e cobre inserido em uma solução (a fruta!).

    Irei ver como posso fazer um tópico sobre o assunto.

  4. boi disse:

    Ai, me acho toda linda. Sou o boi moça!

  5. Fazer o que por ti caro “boi”. Lastimável…

    Cada um tem sua opção, parabéns por se definir.

  6. joao disse:

    muito bom mesmo, parabéns.

  7. junior disse:

    show de bola estas práticas,parabéns

  8. lyege panzzani disse:

    A-DO-RE-I esse site…
    muito bom mesmo…
    parabéns..=]

  9. MARCÃO disse:

    Gostei muito!!!!!!!!

  10. rosenilson disse:

    muito bom, tentarei fazer melhor.

  11. camila disse:

    nossa que lega! estamo trabalhando isso na escola na aula de física.
    Famos fazer um motor imples….

  12. valeria disse:

    gostei muito desses esperimento com motor eletrico, vou pegar um desse para fazer e aprezentar. Valeu tambem pelas dicas de trabalho.

  13. Roberto disse:

    Parabéns pelo site e pelo detalhamento das experiências e explos práticos. Dificil achar algo assim bom na Internet. continue. Os escolares devem aprender muito contigo.

  14. Obrigado Roberto,

    Só fico triste por não lecionar mais.

  15. guilherme disse:

    ficou massa

  16. Claudio Siriaco disse:

    òtimo para agussar a curiosidade da garotada . sou eletricista e adoro experiencias.super bacana!

  17. valdir disse:

    Achei excelente!
    A garotada precisa de exemplos assim.

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