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Construção de um Motor Simples – Teoria (máquinas eléctricas 5/…)

Construção de Um Motor Simples

Para construir este motor, simples mas estranho, precisa de dois ímanes verdadeiramente fortes (rare earth magnets com cerca de 10mm de diâmetro está ok, assim como barras magnéticas grandes), um condutor de cobre rígido com pelo menos 50 cm de comprimento, duas pontas condutoras com terminações em pontas de crocodilo, uma pilha de 6V, duas latas de refrigerante, dois bocados de madeira, um bocado de fita cola e um prego/taxa afiado.

Faça uma bobina a partir do bocado de cobre rígido, de modo a que ela não precise de nenhum suporte externo. Dê 5 a 20 voltas em círculos de aproximadamente 20 mm de diâmetro, e termine de forma a que as pontas apontem, radialmente para fora, em direcções opostas. Estas pontas formarão ambas o eixo e os contactos. Se o fio tiver verniz ou isolante em PVC, descarne-o nas pontas.
Os suportes para o eixo podem ser feitos de alumínio, de forma a que façam contacto eléctrico. Por exemplo buracos feitos numa lata de refrigerante com um clip, como mostrado. Posicione os dois ímanes, norte para sul, de forma a que estes passem através da bobina nos ângulos certos em relação aos eixos. Ponha fita cola ou cole os ímanes nos bocados de madeira (não mostrado na figura) para os manter com a altura certa, e depois movimente os bocados de madeira de modo a que fiquem na posição correcta, muito perto da bobina. Faça rodar a bobina de início de forma a que o fluxo magnético através da bobina seja zero, como mostrado na figura.

Uma realização alternativa de um motor simples.
Agora vá buscar a bateria e os dois fios condutores com pontas de crocodilo. Ligue os dois terminais da bateria aos dois suportes metálicos da bobina e ela deverá rodar.
Repare que este motor tem, pelo menos, um “ponto morto”: Ele parará frequentemente na posição onde não há torque na bobina. Não o deixe ligado muito tempo: ele descarregará a bateria muito rapidamente.
O número óptimo de voltas/espiras da bobina depende da resistência interna da bateria, da qualidade do suporte dos contactos e do tipo de fio, pelo que deverá experimentar com vários valores diferentes.
Como referido anteriormente, isto é também um gerador, mas muito ineficiente. Para criar uma maior fem, utilize mais espiras (pode ter de usar fio mais fino e uma moldura sobre o qual o enrolar). Pode usar um berbequim para o enrolar mais rapidamente, como mostrado no sketch anterior. Utilize um osciloscópio para observar a fem gerada. É AC ou DC?
Este motor não tem o anel dividido em partes, então porque trabalhará em DC? Pondo as coisas de forma simples, se ele fosse rigorosamente simétrico, não trabalharia. Contudo, se a corrente for ligeiramente mais baixa num semiciclo do que no outro, então o torque médio não será igual a zero e, porque ele roda razoavelmente rápido, o momento angular adquirido durante o semiciclo com corrente maior empurra-o durante o semiciclo em que o torque é de direcção oposta. Pelo menos duas coisas podem originar a assimetria. Mesmo que os fios tenham sido enrolados de forma rigorosa, a resistência de contacto não será mesmo igual. Por outro lado, a própria rotação faz com que o contacto seja intermitente, pelo que se houver ressaltos maiores durante uma fase, esta assimetria é suficiente. Em princípio, poderia até descarnar os fios de forma a que a corrente seja zero durante um semiciclo.
Para uma construção de um motor ainda mais simples e fácil de compreender, veja artigo posterior (motor homopolar).

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