FIGURE 11.1 Flux distribution for a permanent magnet.

FIGURAS
DO
CAPÍTULO
11
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A NATUREZA DO MAGNETISMO A maioria dos equipamentos elétricos depende diretamente ou
indiretamente do magnetismo. Sem o magnetismo, o mundo elétrico que conhecemos hoje não existiria.
ÍMAS NATURAIS O fenômeno do magnetismo foi descoberto pelo chineses por volta do ano 2.637
a.C. Esse material eram pedaços grosseiros de minério de ferro conhecido como magnetita. O único ímã
natural que existe além desses é a própria Terra. Todos os demais são feitos pelo homem e são chamados
de ímãs artificiais.
CAMPOS MAGNÉTICOS Todo ímã tem dois pontos opostos (pólos): norte e sul.
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FIGURA 11.1
Linhas de campo magnético para um ímã permanente.
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FIGURA 11.2
Linhas de campo magnético para um sistema de dois ímãs com pólos opostos adjacentes.
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FIGURA 11.3
Linhas de campo magnético para um sistema de dois ímas com pólos iguais.
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FIGURA 11.4
Efeito de uma amostra de material ferromagnético sobre as linhas de campo de um ímã permanente.
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FIGURA 11.5
Efeito de uma blindagem magnética sobre as linhas de campo.
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FIGURA 11.6
Linhas de campo nas proximidades de um condutor percorrido por corrente (regra da mão direita).
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FIGURA 11.7
Linhas de campo em uma espira percorrida por corrente.
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FIGURA 11.8
BOBINA
Linhas de campo em uma bobina percorrida por corrente.
Condutor reto entortado para forma um laço simples.
VANTAGENS As linhas de campo magnético ficam mais densas dentro do laço, embora o número de linhas seja o mesmo do condutor
reto e todas as linhas se somam no mesmo sentido.
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FIGURA 11.10
Determinação do sentido das linhas de campo no interior de um eletroímã: (a) regra da mão direita; (b) notação.
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FIGURA 11.11 Algumas aplicações de efeitos magnéticos.
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FIGURA 11.12 Wilhelm Eduard Weber.
Deu uma importante contribuição para o
estabelecimento de um sistema de unidaddes
absolutas no estudo do eletromagnetismo, que
começava a se tornar uma área de pesquisa
muito ativa. Criou uma definição de corrente
elétrica baseada no campo magnético produzido
pelo movimento de cargas. Era politicamente
ativo, tendo sido demitido da Universidade de
Göttingen por protestar contra a suspensão dos
direitos constitucionais pelo rei de Hannover
em 1837. Depois de lecionar em outras
instituições, retornou a Göttingen como diretor
do
observatório
astronômico.
Recebeu
honrarias na França, Inglaterra e Alemanha,
entre elas a Medalha Copley da Royal Society.
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FLUXO MAGNÉTICO (Φ) O conjunto de todas as linhas do campo magnético que emergem do pólo
norte do ímã é chamado de fluxo magnético.
A unidade do fluxo magnético no SI é o Weber (Wb) e o usual é utilizar o microweber (µWb).
1 Wb é igual 1 x 108 linhas de campo magnético.
Ex: Se um fluxo magnético Φ tem 3.000 linhas, calcule o número de microwebers.
Solução: Fazendo uma regra de três simples:
{
1 Wb = 1 x 108 linhas ⇒ x= 3x103 = 3 x10-5 Wb= 30x10-6 Wb= 30 μ Wb
x = 3 . 000 linhas
1 x10 8
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FIGURA 11.13
Definição da densidade de fluxo B.
DENSIDADE DE FLUXO MAGNÉTICO (B) A densidade de fluxo magnético é o fluxo magnético
por unidade de área de uma seção perpendicular ao sentido do fluxo:
Φ
B=
A
B = teslas (T)
Φ = webers (Wb)
A = mestros quadrados (m²)
onde Φ é o número de linhas de campo que atravessam a superfície A.
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FIGURA 11.14
Solução:
Exemplo 11.1.
Φ
6 105 Wb
5
3
2
B=


5

10

10

5

10
T
3
2
A 1,2 10 m
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FIGURA 11.15
Nikola Tesla.
Nikola Tesla é frequentemente lembrado como uma
das pessoas mais inventidas e inovadoras da história
da ciência. Inventou o motor de corrente alternada,
que elimina a necessidade de barras de comutação
do motor de corrente contínua. Após emigrar para os
Estados Unidos em 1884, vendeu algumas de suas
patentes de motores de corrente alternada,
transformadores e bobinas de indução (incluindo a
bobina Tesla, como é conhecida hoje em dia) à
Westinghouse
Electric
Company.
Alguns
historiadores afirma que sua descoberta mais
importante foi feita em seu laboratório em Colorado
Springs, onde em 1900 descobriu as ondas
estacionárias terrestres [transmissão de sinais
eletromagnéticas através da terra]. A lista de suas
descobertas e invenções é muito extensa para ser
reproduzida nesta nota, estendendo-se de sistemas
de iluminação a sistemas de alimentação polifásicos
e sistemas de comunicação por rádio a grandes
distâncias.
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PERMEABILIDADE MAGNÉTICA (µ) Capacidade de um material em "aceitar" a existência de
linhas de indução em seu interior.
μr =
μ
μ0
µ0 = 4π x 10-7 Wb/A·m (vácuo)
onde µr é permeabilidade relativa, µ é permeabilidade de um material e µ0 é a permeabilidade do vácuo.
RELUTÂNCIA Dificuldade para o estabelecimento de um fluxo magnético no interior do material.
ℜ=
l
μ⋅ A
(rels, ou A/Wb)
onde R é a relutância, l é o comprimento do caminho magnético, A é a área da seção reta e µ é a
permeabilidade do material.
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MATERIAIS MAGNÉTICOS Classificação de acordo com sua permeabilidade magnética.
Materiais paramagnéticos – possuem a permeabilidade relativa um pouco maior do que 1 (materiais nãomagnéticos). São levemente atraídas por campos magnéticos excepcionalmente fortes.
Materiais diamagnéticos – possuem a permeabilidade relativa um pouco menor que 1. São levemente
atraídas por campos magnéticos muito fortes. (também considerados não-magnéticos).
Materiais ferromagnéticos – possuem a permeabilidade relativa muito maior que 1, sendo fortemente
atraídos por campos magnéticos em geral. (Materiais magnéticos).
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FORÇA MAGNETOMOTRIZ (fmm) É porporcional ao número de espira em torno do núcleo pela
intensidade de corrente que atravessa o enrolamento.
fmm
= NI
(ampères-espira, Ae)
onde fmm é a força magnetomotriz, N é o número de espiras e I é a intensidade de c orrente.
Ex: Calcule os ampères-espiras de uma bobina com 1.500 espiras e uma corrente de 4 mA.
Solução: Aplicando a equação acima temos:
fmm = 1.500 x 4 x 10-3 = 1,5 x 103 x 4 x 10-3 = 6 Ae
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INTENSIDADE DE CAMPO (H) Consiste na força magnetomotriz por unidade de comprimento.
fmm
NI
H
=
=
(ampère-espira/metro, Ae/m)
l
l
onde H é a intensidade de campo, fmm é a força magnetomotriz, N número de espiras, I a corrente e l o
comprimento.
Ex: Calcular a intensidade de campo, sabendo que N = 40 espiras e I = 3 A:
Solução: Aplicando a fórmula acima para cada bobina separadamente:
NI
40

3
NI
40

3
H
 
1
.
200
Ae/m
H
 
600
Ae/m
1
2
l 0
,
1
l 0
,
2
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LEI DE OHM PARA OS CIRCUITOS MAGNÉTICOS

fmm

onde fmm é a força magnetomotriz; Φ é o fluxo magnético e R é a relutância.
LEI DE AMPÈRE PARA CIRCUITOS MAGNÉTICOS Por analogia com a lei de Kirchhoff para
tensões (Σ V = 0), podemos escrever:
Σ fmm= 0
(para circuitos magnéticos)
ou seja, em um circuito magnético fechado a soma algébrica das variações de força magnetomotriz
(fmm) é nula.
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FIGURA 11.42 Fitas magnéticas: (a) fita de vídeo e áudio (Cortesia da Maxell Corporation of America); (b) processo de fabricação
(Cortesia da Ampex Corporation).
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FIGURA 11.43 Alto-falante.
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FIGURA 11.44 Alto-falante coaxial de alta fidelidade: (a) fotografia; (b) princípio de operação; (c) corte transversal de um alto-falante
real. (Cortesia da Electro-Voice, Inc.)
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FIGURA 11.45
Microfone dinâmico. (Cortesia da Electro-Voice, Inc.)
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FIGURA 11.46
Gravação em disco rígido utilizando um eletroímã em forma de U.
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FIGURA 11.47
Leitura da informação gravada em um disco rígido utilizando um eletroímã em forma de U.
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FIGURA 11.49
Corporation.)
Unidade de disco rígido de 3,5 pol com 1,75 GB de capacidade e tempo de busca médio de 10 ms. (Cortesia da Seagate
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FIGURA 11.52
Relé de palhetas.
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FIGURA 11.53
Uso de um relé de palhetas como alarme contra ladrões.
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REFERÊNCIAS
[ 1 ] NEVES, Eurico G. C.; MÜNCHOW, Rubi. Máquinas e Transformadores Elétricos. Notas de aulas. Disponível em:
http://minerva.ufpel.edu.br/~egcneves/disciplinas/mte/caderno_mte/circ_magn.pdf . Acesso em 25/09/12.
[ 2 ] GUSSOW, Milton. Eletricidade básica. 2ª ed. São Paulo : Pearson Makron Books, 1997.
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