Avaliação para a atividade do Motor Elétrico

Avaliação para a atividade do Motor Elétrico
Shizue
Os alunos construíram um motor elétrico em aula e tiveram oportunidade de
manipular e realizar uma série de observações com o aparato. Propus algumas questões
para discussão após o experimento, que foram respondidas por eles, em pequenos
grupos, com a ajuda das suas montagens.
O trabalho, então, é mais direcionado e espera-se verificar o que os alunos compreendem
sobre:
▪ as partes que compõem um motor elétrico.
▪ a função de cada uma das partes para o funcionamento do motor.
▪ os conceitos de eletricidade e magnetismo presentes, justificando o funcionamento do
motor.
▪ o sentido da força e o sentido da movimentação da bobina.
Ao final dessa atividade o aluno ensaia produzir uma definição de motor elétrico, o que é
um passo difícil, mas que sinaliza para o professor o quanto o aluno foi capaz de, até o
momento, sintetizar o que ele aprendeu.
Obs. As respostas apresentadas a seguir foram dadas para guiar o professor – são as
respostas que considero corretas. Os alunos estão em fase de aprendizado e o uso
adequado dos termos específicos faz parte desse aprendizado. Enquanto os alunos
estão discutindo e respondendo as questões, o professor tem a oportunidade de passar
nos grupos e auxiliá-los a usar esses termos na produção de suas explicações.
1. O motor funciona sem o ímã?
Não, é preciso que a bobina (condutor) esteja mergulhada no campo magnético de um
ímã. O motor funciona através da interação entre campo magnético e corrente
elétrica.
2. O motor funciona sem corrente?
Não, se não há corrente no fio de cobre, verifica-se que o campo magnético não
exerce nenhuma ação sobre essa bobina. Se o fio for ligado a uma pilha, de modo que
uma corrente contínua seja nele estabelecida, imediatamente a bobina começa a girar.
Isso indica que sobre ela atua uma força magnética (exercida pelo campo magnético)
perpendicular ao fio. Esse movimento, no entanto, não completa uma volta.
Em metade do percurso de rotação da bobina, não há corrente elétrica passando nela.
Não havendo corrente, não há força. E mesmo assim há movimento... Não parece
contraditório com a informação acima?
Não. Esse movimento acontece por inércia (“o que está em movimento tende a
continuar em movimento...”). Mas, como há atrito o giro pararia se na volta seguinte,
não houvesse passagem de corrente elétrica na bobina. Quando volta a passar
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corrente, a força reaparece, fazendo-a girar no mesmo sentido, fazendo com que ela
permaneça em rotação, enquanto estiver sendo percorrida pela corrente. Para
conseguir esse efeito, em uma das extremidades do eixo da bobina ficou uma faixa
esmaltada.
3. O funcionamento do motor depende da posição do ímã?
Sim, as posições dos pólos N-S do ímã nos indicam o sentido do giro da bobina, que é o
mesmo sentido das linhas de indução do campo magnético.
4. Qual a direção e o sentido da força magnética, gerada pela passagem da corrente
elétrica? Como se explica?
A direção é perpendicular. Como a corrente tem em cada lado da bobina, sentidos
diferentes, consequentemente, a força em cada lado também vai ter sentidos
diferentes.
a. usando a regra da mão direita podemos verificar que a bobina vai sofrer uma força
magnética para cima no lado AB (se o N da bobina estiver voltado para o S do ímã) e
para baixo no lado CD, pois o sentido da corrente em CD é oposto ao de AB. É fácil
perceber, então, que essas 2 forças farão a bobina girar.
▪ o polegar indica a força F que atua em um fio, percorrido por uma corrente (i),
indicada pelo indicador, colocado em um campo magnético B, indicado pelo dedo médio.
▪disponha sua mão de modo que o indicador aponte na direção e no sentido da
corrente (convencional) no fio, o dedo médio indicará o campo magnético B e o polegar
a direção e o sentido das linhas de indução do campo magnético.
b. após a espira efetuar meia volta, o lado AB estará ocupando a posição CD e viceversa.
c.estas forças, aliás, vão ter sempre o mesmo sentido – o que, na prática, vai impedir a
rotação da espira num só sentido.
5. Qual o sentido da movimentação da bobina?
As posições dos pólos N-S do ímã nos indicam o sentido do giro da bobina, que é o
mesmo sentido das linhas de indução do campo magnético. O sentido, portanto,
depende do sentido da corrente e do campo, podendo ser determinado pela regra da
mão direita.
6. O que acontece com o sentido de rotação da bobina, quando se invertem os pólos do
ímã? Explique.
A bobina passa a girar em sentido contrário. Observa-se que o sentido da força na
bobina é invertido, quando invertemos as posições dos pólos N e S do imã: inverte-se o
sentido das linhas de indução do campo magnético. Assim, a bobina inverte o sentido
de rotação.
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7. O que acontece com o sentido de rotação da bobina quando se invertem as ligações
nos pólos da pilha? Explique
A bobina passa a girar em sentido contrário. Se o sentido da corrente no fio for
invertido observamos que a força magnética continuará a atuar perpendicularmente
ao fio, mas em sentido contrário ao anterior, dirigida para baixo (use a regra da mão
direita – ver experimento do eletroímã). Assim, a bobina inverte o sentido de rotação.
Mas, se os pólos da pilha e os pólos do ímã forem invertidos, simultaneamente, o
sentido do giro não se altera.
8. Por que a bobina gira, quando o circuito elétrico é fechado?
A corrente elétrica gera um campo magnético perpendicular ao plano da espira (o
sentido do campo magnético depende do sentido da corrente), que interage com o
campo magnético do ímã permanente. A bobina sofrerá um deslocamento, porque
sobre ela atuou uma força magnética (exercida pelo campo magnético perpendicular da
bobina, e dirigida para cima, se o N da bobina estiver voltado para o S do ímã). Isto
produz uma movimentação contínua que faz a bobina girar.
9. Quantas “fontes” de magnetismo você observou? Quais?
Duas. Campo magnético do ímã e o campo magnético gerado pela corrente elétrica da
bobina.
10. O que é um motor elétrico?
É um dispositivo que utiliza a interação de um campo magnético com a corrente
elétrica, para produzir movimento de rotação. Com esse movimento de rotação realizase trabalho.
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