ROTEIRO DE AULA PRÁTICA Nº 10

Transcrição

1 ROTEIRO DE AULA PRÁTICA Nº 10 TÍTULO DA AULA PRÁTICA: A ação da força eletromagnética, o motor elétrico de corrente contínua e o transformador elevador e abaixador de tensão. 1. PRÉ-REQUISITOS O transformador elétrico ideal: Um exemplo de transformador ideal é aquele formado por duas bobinas, com N1 e N2 espiras de fio condutor de resistência elétrica desprezível, enroladas em um núcleo fechado de material magnético ideal, de forma que o mesmo fluxo magnético atravesse ambos os enrolamentos. 2. OBJETIVOS Identificar o vetor indução magnética e o sentido da corrente elétrica que circula num condutor. Reconhecer que uma corrente elétrica produz efeitos magnéticos. Verificar a força produzida pela indução magnética sobre cargas em movimento. Reconhecer o funcionamento de um motor elétrico CC. Reconhecer a validade da lei de Faraday e Lenz. Descrever o funcionamento de um transformador elevador e abaixador de tensão. Equacionar e relacionar tensões, correntes induzidas e números de espiras, existentes entre o primário e secundário de um transformador ideal.

2 3. EQUIPAMENTOS E MATERIAIS CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA Base principal com: sapatas, bornes, trilhos articuláveis com orifícios, indicador articulável projetável do sentido da corrente elétrica, indicadores articuláveis projetáveis do sentido do vetor indução magnética, luvas deslizantes. Hastes paralelas com imãs NdFeBo e afastador Balanço condutor elétrico Palha de aço fina; Fonte de alimentação, regulada para 3 VCC; Chave inversora; Conexões de fio com pinos de pressão; Motor elementar; Suporte com: haste, âncora, manípulos de aperto e tripé Wackerritt com sapatas niveladoras isolantes; Bobina de 300 espiras; Bobina de 6 espiras com bornes metálicos para alta corrente. Bobina de 600 espiras; Armaduras laminadas de silício em U ; Almofada; Solenóide projetável; Chave liga-desliga com conexão para rede; Bússola projetável com agulha magnética em estrutura transparente; Conexões para alta corrente com pino banana; Conexões de fios com pino banana; Limalha de ferro; Conjunto retilíneo vertical para alta corrente; Conjunto de hastes condutoras paralelas para alta corrente; Balanços condutores para alta corrente; Fonte de alimentação 10 VCC 3 A;

3 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL E DISCUSSÕES Parte 1: A ação da força eletromagnética num condutor imerso num campo magnético, quando por ele circula uma corrente elétrica. Atenção! Mantenha a fonte desligada até recomendação em contrário. Execute a montagem conforme a Figura 1. Figura 1 Levante as hastes articuláveis. Encaixe o balanço nos orifícios existentes nas hastes. Coloque o separador intermediário no conjunto de hastes paralelas magnéticas, isto fará com que este conjunto se comporte como imã em U. Posicione este imã em U na base acrílica, com o polo norte para cima e próximo ao balanço. Conecte o balanço magnético à chave inversora de polaridade. Deixe a chave desligada até recomendações. Conclua as ligações elétricas com a fonte de alimentação. Ajuste a fonte de alimentação para 3 VCC.

4 Ligue a chave. Comente o ocorrido. Que agente físico atuou sobre o balanço para que ele saísse do repouso? Coloque o imã com o polo norte para baixo. Ligue a chave. Comente o ocorrido. Como se comporta o sentido da força eletromagnética, que atuou no balanço, em relação ao sentido do vetor campo magnético B? Parte 2: O motor elétrico de corrente contínua e os fenômenos eletromagnéticos e o transformador elétrico elevador e abaixador de tensão. Mantendo a fonte desligada, monte o sistema da Figura 2. Figura 2 Levante as duas hastes paralelas articuláveis e afaste os protetores deslizantes dos pequenos orifícios existentes nestas hastes. Encaixe o motor elementar nos orifícios das hastes e torne a fechá-los com os protetores para o motor não cair.

5 Posicione o imã em U na base acrílica, com o polo norte para cima e próximo do motor elementar. Mantenha a chave auxiliar desligada até recomendações em contrário. Verifique o caminho que será percorrido pela corrente elétrica dando especial atenção às pequenas hastes do motor. Para que serve o esmalte ao redor do fio da bobina do motor? Girando o motor lentamente com a mão, verifique se existem situações em que a corrente elétrica pode ou não circular pelo circuito. Ligue a chave e dê um giro inicial na bobina. Descreva o observado. Qual o sentido da corrente que circula na bobina do motor para justificar a ação da força? Justifique o fato da bobina girar. Parte 3: Os fenômenos eletromagnéticos e o transformador elétrico elevador e abaixador de tensão. Execute as montagens conforme a figura 3 apresentada e mantenha a fonte desligada até recomendação em contrário. Figura 3

6 Verifique se a tensão da rede é compatível com a indicada na fonte de alimentação. Durante as atividades sempre utilize a chave auxiliar para ligar e desligar o circuito, nunca utilize a da fonte para este fim. Execute a montagem elétrica da Figura 3. Regule a fonte para 1,0 VCC, mantendo a chave auxiliar desligada. Deite a bobina de 600 espiras e coloque a bússola sobre a mesa. Ligue a chave auxiliar mantendo a polaridade. Observando a orientação da bússola, avalie a validade da regra da mão direita. Sem ligar a fonte de alimentação, execute a montagem da Figura 4, introduzindo um dos ramos da armadura laminada em U na bobina. Figura 4 Com a chave auxiliar desligada, ligue a fonte de alimentação e a regule para 10 VCC. Ligue a chave auxiliar e justifique o ocorrido em termos da indução magnética B. Execute a montagem da Figura 5, sem ligar a fonte de alimentação e utilizando a saída auxiliar de 20 VAC 8 A.

7 Figura 5 Ligue a fonte e a chave auxiliar. Qual o valor da ddp no primário deste transformador? Qual o valor medido para a ddp no secundário deste transformador? Indique o número de espiras no primário e secundário deste transformador. Efetuando a relação Np/Ns e comparando-a com a relação Vp/Vs, o que se pode concluir? Este transformador pode ser classificado como elevador ou abaixador de tensão? Justifique a sua resposta. Cite uma vantagem do emprego da corrente alternada.