Como funcionam as bobinas eletromagnéticas – Informações básicas sobre circuitos

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Uma bobina de arame é um condutor elétrico com uma ou mais voltas projetadas para produzir um campo magnético. Isso é comumente usado para aumentar a força de um campo magnético. Quanto mais voltas de fio na bobina, mais forte será o campo magnético. Os campos magnéticos gerados pelas voltas separadas do fio passarão pelo centro da bobina, produzindo um forte campo magnético.

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Fio enrolado na bobina

Criando um campo magnético usando uma bobina de arame

Mover partículas carregadas cria campos magnéticos. Isso foi observado pela primeira vez no início de 19º século. Durante um experimento, observou-se que quando uma corrente elétrica fluía através de um fio, uma bússola próxima mudava de direção. Quando a corrente era desligada, a bússola voltava ao seu alinhamento norte / sul original com o campo magnético da Terra. Assim, o experimento concluiu que os elétrons que se movem através de um fio espiralado criam um campo magnético – algo que não existia quando a corrente foi desligada.

As partículas carregadas criam campos magnéticos somente quando estão em movimento. O experimento realizado nos 19º século mostrou que um fio que transporta uma corrente elétrica é na verdade um ímã. Como todos os elétrons se movem através do fio em uma direção, existe um campo magnético bem definido ao redor do fio. A força do campo magnético é proporcional à quantidade de corrente que flui através do fio. Aumentar a corrente aumentará a força do campo magnético. Quando não houver corrente fluindo através da bobina, também não haverá campo magnético.

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O número de voltas do fio também afeta os campos magnéticos. Sua força é diretamente proporcional ao número de laços de fio adicionados à bobina. Em outras palavras, aumentar as voltas dos fios aumentará a força do campo magnético.

Se a corrente estiver fluindo no sentido horário ao redor da bobina, essa face da bobina será o Polo Sul. Por outro lado, se a corrente estiver fluindo no sentido anti-horário ao redor da bobina, a face da bobina será o Polo Norte.

Bobinas de fio que funcionam como ímãs de barra com um pólo norte e sul distinto toda vez que uma corrente elétrica passa através da bobina é chamada eletroímã.

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Campos magnéticos criados com uma bobina de arame

O que são eletroímãs?

Eletroímãs são ímãs cujo campo magnético é produzido por uma corrente elétrica. Ele exibe uma atração magnética para outros objetos metálicos quando uma corrente elétrica é passada através deles. Também podemos controlar e ligar e desligar a energia de sua atração magnética.

Criando um eletroímã

Para criar um eletroímã, você precisará do seguinte:

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  • Fio isolado
  • Um prego de ferro com pelo menos 15 cm de comprimento
  • Bateria de célula seca
  • Fita elétrica
  • Decapadores de fios
  • tachinhas ou clipes de papel
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Um modelo simples de um eletroímã

Usando os materiais acima e seguindo o diagrama simples, faça o seguinte:

  1. Enrole o fio isolado ao redor da unha de ferro e deixe 3 cm de fio solto no final. Certifique-se de que o fio enrole firmemente, sem espaços entre eles.
  2. Depois de enrolar a unha inteira, corte o fio.
  3. Usando descascadores de fios, remova o isolamento do fio para expor pelo menos uma polegada de comprimento. Faça isso para as duas extremidades do fio.
  4. Conectou uma extremidade do fio ao terminal positivo da bateria e a outra extremidade ao terminal negativo.
  5. Usando fita isolante, enrole as duas extremidades do fio nos terminais da bateria.
  6. Teste o eletroímã colocando as tachinhas ou clipes perto da unha e observe se a unha os atrai.
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Para produzir um eletroímã, é necessário permitir um enrolamento mais próximo do fio do ímã, composto de cobre totalmente recozido e refinado eletroliticamente.

O que é fio magnético?

O fio magnético ou o fio de enrolamento é um condutor isolado usado para trocar energia elétrica com energia magnética. Geralmente, é revestido com cobre ou alumínio com uma fina camada de isolamento. Possui três tipos: fio esmaltado, fio condutor e a combinação dos dois. Eles são comumente usados ​​para indutores, motores, potenciômetros, eletroímãs e outras aplicações que exigem bobinas de fio apertadas.

Aumentando a força do campo magnético com um núcleo ferromagnético dentro de uma bobina de arame

Os materiais ferromagnéticos são elementos que podem magnetizar facilmente e geralmente são feitos de aço, cobalto, ligas de níquel e ferro macio. Os materiais ferromagnéticos respondem fortemente aos ímãs. Submeter esses materiais a um circuito magnético resultará em um fluxo magnético mais concentrado e mais denso que amplifica o campo magnético causado pela corrente na bobina.

O campo magnético criado por um elétron pode afetar a orientação do campo feita pelos elétrons vizinhos, produzindo um “domínio magnético”. É aqui que todos os elétrons alinharam os campos magnéticos. Um domínio magnético é uma área dentro de um material magnético onde a magnetização está em uma direção uniforme. Isso é responsável pelo comportamento dos materiais ferromagnéticos.

Indução de tensão e corrente com um ímã móvel e uma bobina estacionária

A Lei de Indução de Faraday afirma que um campo magnético variável induz uma força eletromotriz (fem) em um fio de laço. A força eletromotriz faz com que os elétrons se movam e forme uma corrente. Alterar a área do laço do fio e alterar o ângulo entre o laço e o campo magnético pode induzir uma corrente. Isso ocorre devido à propriedade que induz diretamente a fem conhecida como fluxo magnético. O fluxo magnético é a medida do campo magnético total que passa por um laço de arame e, quando esse campo muda, induz uma força eletromotriz.

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Mover um ímã para dentro e para fora da bobina para induzir a corrente

Podemos usar um ímã e uma bobina de fio para gerar uma corrente elétrica. Na ilustração acima, mover o ímã para dentro e para fora da bobina estacionária de fio induzirá uma corrente na bobina e isso se deve ao movimento físico do fluxo magnético. Quanto mais rápido o movimento do ímã, maior a quantidade de corrente produzida. Quando o ímã estiver parado, não haverá corrente na bobina. É o mesmo com um ímã estacionário e uma bobina móvel. Se movermos a bobina de fio para frente e para trás dentro do ímã estacionário, a corrente elétrica será induzida na bobina.

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