Obtenção prática, utilizando o Fluxômetro, dos pontos

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE SÃO PAULO
Centro das Ciências Exatas e Tecnologia
Faculdades de Engenharia, Matemática, Física e Tecnologia
A – OBJETIVO
Obtenção prática, utilizando o Fluxômetro, dos pontos necessários para
construção da curva de histerese B = f (H) de um material ferromagnético.
B – INTRODUÇÃO TEÓRICA
Cronologia:

séculos antes da Era Cristã...gregos conheciam um mineral chamado ‘lodestone", óxido
de ferro, da região de Magnesia

2700 A .C. ...registros do uso de bússolas rústicas feitas de Lodestone pelos chineses

1000-1200 D.C. ..bússolas para navegação largamente utilizadas

1600...William Gilbert considerado o pai do magnetismo publica os primeiros
conhecimentos afirmando que a Terra é um grande ímã

1820...Oersted descobre a relação entre eletricidade e magnetismo; Ampere
determinou que duas bobinas carregando corrente elétrica agem como ímãs; Arago
descobre que o ferro pode ser magnetizado e Faraday afirma que eletricidade pode ser
gerada trocando o fluxo magnético dentro de uma bobina.

1920...ímãs de maior capacidade magnética são desenvolvidos : o Alnico.

1950...significantes desenvolvimentos de ímãs cerâmicos orientados (Ferrites)

1970...impressionantes aumentos de forças magnéticas foram obtidas a partir de ligas
de Samário Cobalto (Terras Raras) porém com custos muito altos.

1980...da família Terras Raras os ímãs de Neodímio Ferro Boro surgiram com
capacidades magnéticas ainda maiores e com menor custo, porém muito sensíveis à
altas temperaturas.
Termos do magnetismo:

Ferromagnético...material que exibe fenômeno de histerese onde a permeabilidade
magnética depende da força de magnetização.

Curva de Histerese...representação gráfica da relação entre força magnética e a
magnetização induzida resultante de um material ferromagnético.

Fluxo magnético...manifestação física de um material quando submetido a influencias
da magnetização

Indução magnética(B)... número de linhas magnéticas por unidade de área na direção
do fluxo.
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
Força coercitiva(H)... campo desmagnetizante necessário para reduzir a indução
magnética a zero.

Desmagnetização...a completa ou parcial redução da indução representada no segundo
quadrante da curva de Histerese.

Produto de energia(Bhmáx)...ponto da curva de desmagnetização no qual o produto da
indução magnética pelo campo desmagnetizante atingem o máximo valor.

Anisotrópico...quando um ímã possui orientação preferencial de maneira que as
características magnéticas são melhores nesta direção.

Isotrópico...material que não possui orientação preferencial apresentando
características magnéticas em qualquer direção ou eixo.

Gap...porção do circuito magnético que não contém material ferromagnético.

Permeabilidade...habilidade da indução magnética atravessar um material.

Remanência(B)...indução magnética permanecente em um circuito magnético após a
remoção do campo magnético externo aplicado.

Saturação...um material magnético está saturado quando um aumento de força de
magnetização aplicada não resulta no aumento da indução magnética.

Força trativa...é a força exercida por um ímã em um objeto ferromagnético.
Fórmulas:
Densidade de Fluxo: B =  / SFe (Wb/m²)
Intensidade de Campo Magnético: H = N.I / Fe (A esp/m)
Permeabilidade magética:  = B / H (Wb.m/A.esp) ou (H / m)
Permeabilidade relativa: r =  /0
 (Mx) = 10-8.  (Wb)
Permeabilidade magnética do vácuo: 0 = 4 . 10-7 H/m
(MKS internacional)
C - EQUIPAMENTOS E APARELHOS:
1 bateria de 12V;
2 chaves bipolares reversíveis ;
2 reostatos de 100;
1 amperímetro CC - escala 0 – 10A;
1 fluxômetro;
1 núcleo com as seguintes características:
Nº de espiras do primário: N1 = 1000 espiras;
Nº de espiras do secundário: N2 = 5 espiras (bobina sonda);
Seção do núcleo: SFe = 16 .10 -4 m²;
Comprimento do núcleo: Fe = 0.44 m;
D – PARTE PRÁTICA
O ensaio consiste em alimentar as N1 espiras do primário com uma corrente
contínua que será interrompida ou invertida, provocando assim uma variação no fluxo
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concatenado com a bobina sonda, cujo valor será indicado pelo FLUXÔMETRO. Antes
da leitura com o fluxômetro “amaciar” o material para cada ciclo.
LEVANTAMENTO DO CICLO DE HISTERESE
Esquema dos pontos a serem determinados:
H3(-2A)
H2(-1A)
H1(1A)
Ho(5A)
H4(2)
Circuíto a ser montado:
Procedimento:
1) Ajustar os reostatos R1 de forma que, com as chaves C1 e C2 fechadas, tenhamos a
corrente I1 = 2,0A e com a chave C1 fechada e a chave C2 aberta, a corrente I2 =
1,0A;
2) Desmagnetizar o núcleo a ser ensaiado;
3) Com as chaves C1 e C2 fechadas, inserir o núcleo já desmagnetizado no circuito e
com inversões totais na chave C1 , amaciar o núcleo para o ciclo de 2,0A, parando
no ponto “O”;
4) Efetuar a leitura no fluxômetro para a variação do fluxo provocada pela abertura da
chave C2 , (estamos no ponto “1”);
5) Efetuar a leitura no fluxômetro para a variação do fluxo provocada pela abertura da
chave C1 , (estamos no ponto “C”);
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6) Efetuar a leitura no fluxômetro para a variação do fluxo provocada pelo fechamento
da chave C1 completando a inversão da corrente, (estamos no ponto “2”);
7) Efetuar a leitura no fluxômetro para a variação do fluxo provocada pelo fechamento
da chave C2 , (estamos no ponto “3”) completamos a alça descendente do ciclo de
histerese;
8) Determinar a ordenada do ponto “4” considerando o simétrico da ordenada do ponto
“1”;
9) Determinar a ordenada do ponto “D” considerando o simétrico da ordenada da ponto
“C”;
10) Determinar a ordenada do ponto “5” considerando a o simétrico da ordenada do
ponto “2”
11) Fechar o ciclo no ponto “0” onde iniciamos.
NÚCLEO SEM ENTREFERRO
TABELA DE VALORES LIDOS E CALCULADOS
I


B
H
(A)
(Wb.esp))
( /Ns)
(Wb)
(/SFe)
(Wb/m²)
(N1.I/Fe)
(Aesp/m)
2,0
1,0
0,0
-1,0
-2,0
-1,0
0,0
1,0
2,0
Traçar o gráfico do ciclo de histerese: B =  (H), para o núcleo sem entreferro.
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