Prof. Luiz Ferraz
Netto
leobarretos@uol.com.br
Introdução
Quando você coloca um núcleo
de ferro assimetricamente dentro de uma bobina e a liga, o núcleo
tende a tomar a posição simétrica e lá se estabiliza. Um
cilindro de ferro (um prego, por exemplo) cuja ponta entra no
interior de uma bobina, é 'sugado' para o interior dela por efeito
do campo magnético que se forma ao se fazer passar corrente elétrica
pela bobina. É assim que funcionam as campainhas 'dim - dom' e os
antigos acendedores de fogão.
Para
relembrar, eis o antigo acendedor de fogão, um faiscador
intermitente:
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O
longo fio de cobre fino é enrolado ao redor de um tubo de
alumínio; desse modo teremos uma bobina de 'miolo' metálico
(não ferromagnético) e oco. Uma haste metálica, presa ao
corpo isolante da bobina sustenta o núcleo de ferro com
cerca de 1/3 de seu comprimento dentro da bobina. Um terminal
da bobina é ligado nesse miolo metálico. Os fios da rede vão
ao outro terminal da bobina e á haste metálica.
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Esse
acendedor pode ficar permanentemente ligado na rede elétrica,
basta que fique pendurado de "cabeça para baixo", ou
seja, virado de 180 graus em relação á ilustração acima. Nessa
situação, o núcleo não encosta na haste metálica e ele
permanece 'desligado'.
Virando o aparelho, como na ilustração acima, o núcleo de ferro
(que está em contato com o tubo de alumínio e portanto com um dos
terminais da bobina) toca na haste e fecha o circuito elétrico,
permitindo a circulação de corrente pela bobina. O campo magnético
criado por essa corrente elétrica polariza o núcleo de ferro
atraindo-o para o interior da bobina e, nesse ato de desligar,
salta uma faísca elétrica entre o núcleo e a haste por efeito da
auto-indução da bobina. Quando o núcleo, 'chupado' pela bobina,
desencosta da haste o circuito é rompido e, por gravidade, o núcleo
desce e toca novamente a haste, restabelecendo o circuito elétrico
... e o fenômeno se repete. Há um faiscamento intermitente entre
o núcleo e a haste. Essas faíscas provoca (fornece a energia de
ativação) a combustão do gás que escapa pela 'boca' do fogão.
As
fotos de meu protótipo do
'acendedor de fogão' e 'campainha dim-dom' estão na página 12 do
Feira
de Ciências Virtual [clique no link] e as reproduzo aqui:
Nessa
montagem, aproveitei a bobina de um relé de 110 VAC; ela foi
retirada do núcleo de ferro maciço original, o qual foi
substituído por um tubo de alumínio. Para manter o novo núcleo
de ferro equilibrado na vertical usei um tubo de fibra (em marrom,
na ilustração). Quando o núcleo é 'sugado' pela bobina, ele
produz o faiscamento na extremidade inferior e sua extremidade
superior bate na grossa lâmina de alumínio produzindo um som
(dom). Esse meu protótipo não tem o 'dim'. :-)
Esse
fenômeno da atração do núcleo pela bobina pode ser aproveitado
para a construção de um motor elétrico simples, ligando-se o núcleo
de ferro a um 'girabrequim' (um sistema biela-manivela) e com isso
fazer girar um volante. Para ligar e desligar a corrente na bobina
nos momentos adequados, pode-se usar de um 'came' (excêntrico)
acionando um interruptor. Eis a ilustração:
Recentemente,
novembro de 2007, construí outro protótipo de motor de atração
de um só tempo motor; suas fotos estão na página 13 do Feira
de Ciências Virtual [clique no link] e as reproduzo aqui:
Esse
motor, durante um giro completo, só apresentará um breve
intervalo de tempo de potência fornecida (aquele em que o núcleo
é 'chupado' para dentro da bobina) e como tal, funciona 'aos
trancos'. Esses 'trancos' são bastante minimizados através de um
volante desequilibrado (peça em vermelho nas ilustrações).
Para minimizar substancialmente esses inconvenientes apresentamos
esse 'trimotor', o qual apresenta três fases de potência
em cada ciclo do volante.
Veja
sua montagem geral:
Como
se observa, usamos de três bobinas, três núcleos de ferro, três
manivelas, um 'girabrequim' com três posições (120o
entre duas delas), dois mancais, um volante, três
microinterruptores e três 'cames'.
Quando
se estabelece a corrente elétrica em um dos eletroímãs com núcleo
móvel, o campo magnético formado induz polaridade oposta nesse núcleo
atraindo-o
para seu interior. Nessa fase, comandado pelos excêntricos (cames)
desliga-se a corrente nesse eletroímã e liga-se a corrente na
bobina seguinte cujo núcleo está fora da posição de simetria
... e tudo se repete, ocorrendo três atrações em cada ciclo e,
em cada uma delas, transferindo energia cinética de rotação para
o volante.
Alguns
detalhes para a construção desse trimotor são postos a seguir:
Nessa
ilustração, seguindo-se a ordem numérica, tem-se:
1
- a construção do girabrequim com três posições, utiliza 3
discos de PVC ou acrílico. Cada disco, com diâmetro de 3 a 4cm e
espessura 3mm apresenta 3 furos de 1/8" em posições que
fazem entre si ângulos de 120 graus.
2 - aqui temos os detalhes dos pinos que interligam os discos para
formar a 'tripla biela' ou 'girabrequim'. Essa é a foto do
aparelho construído pelo autor.
3
- as 3 manivelas, do autor, foram feitas com hastes de acrílico de
(0,5 x 0,5 x 10)cm, tendo cada uma um orifício numa das
extremidades (para passar os pinos que interligam os discos do
girabrequim) e na outra um entalhe para se prender (com parafuso de
1/8", servindo de eixo de rotação) ao correspondente núcleo
de ferro.
4 - são 3 núcleos de ferro cilíndrico que penetram com certa
folga no interior do carretel das bobinas. Seus comprimentos devem
ser ajustados de modo que, na posição extrema do girabrequim,
penetrem a 1/3 no interior da bobina e na posição mínima do
girabrequim fiquem exatamente centrados no interior da bobina.
5 - as 3 bobinas são confeccionadas sobre carretéis de PVC, cada
uma com 300 espiras de fio 24. Os carretéis têm cerca de 4cm de
altura, 3cm de largura e orifício central de 8mm. A tensão de
alimentação será de 9 a 15 VDC.
6
- os 2 mancais foram feitos em acrílico. Suas dimensões não são
críticas. O autor optou pela altura de 10cm para poder acomodar o
volante (sem tocar na base) e espaço para fixar os interruptores.
7 - os 3 cames são feitos com 3 discos de PVC de 3mm de espessura
e 2cm de diâmetro, com as 'laterais' cortadas, como se ilustra
acima.
8
- os 3 micro-interruptores podem ser obtidos em lojas de eletrônica
ou de consertos. São muito usados em gravadores, vídeos etc. Suas
dimensões são algo como: (3 x 5 x 15)mm. Outros tipos de contatos
ou chaves podem ser utilizadas.
Bom
sucesso a todos que se aventurarem nessa beleza de empreitada. Vale
a pena ver isso funcionando! Vale a pena saber como isso funciona!
Vale a pena explicar, para quem ainda não sabe, como a coisa
funciona!
Faça isso.