PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE SÃO PAULO Centro das Ciências Exatas e Tecnologia Faculdades de Engenharia, Matemática, Física e Tecnologia

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1 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE SÃO PAULO Centro das Ciências Exatas e Tecnologia Faculdades de Engenharia, Matemática, Física e Tecnologia A OBJETIVO Obtenção prática, utilizando o Fluxômetro, dos pontos necessários para construção da curva de histerese B = f (H) de um material ferromagnético. B INTRODUÇÃO TEÓRICA Cronologia: séculos antes da Era Cristã...gregos conheciam um mineral chamado lodestone", óxido de ferro, da região de Magnesia 2700 A.C....registros do uso de bússolas rústicas feitas de Lodestone pelos chineses D.C...bússolas para navegação largamente utilizadas William Gilbert considerado o pai do magnetismo publica os primeiros conhecimentos afirmando que a Terra é um grande ímã Oersted descobre a relação entre eletricidade e magnetismo; Ampere determinou que duas bobinas carregando corrente elétrica agem como ímãs; Arago descobre que o ferro pode ser magnetizado e Faraday afirma que eletricidade pode ser gerada trocando o fluxo magnético dentro de uma bobina ímãs de maior capacidade magnética são desenvolvidos : o Alnico significantes desenvolvimentos de ímãs cerâmicos orientados (Ferrites) impressionantes aumentos de forças magnéticas foram obtidas a partir de ligas de Samário Cobalto (Terras Raras) porém com custos muito altos da família Terras Raras os ímãs de Neodímio Ferro Boro surgiram com capacidades magnéticas ainda maiores e com menor custo, porém muito sensíveis à altas temperaturas. Termos do magnetismo: Ferromagnético...material que exibe fenômeno de histerese onde a permeabilidade magnética depende da força de magnetização. Curva de Histerese...representação gráfica da relação entre força magnética e a magnetização induzida resultante de um material ferromagnético. 1

2 Fluxo magnético...manifestação física de um material quando submetido a influencias da magnetização Indução magnética(b)... número de linhas magnéticas por unidade de área na direção do fluxo. Força coercitiva(h)... campo desmagnetizante necessário para reduzir a indução magnética a zero. Desmagnetização...a completa ou parcial redução da indução representada no segundo quadrante da curva de Histerese. Produto de energia(bhmáx)...ponto da curva de desmagnetização no qual o produto da indução magnética pelo campo desmagnetizante atingem o máximo valor. Anisotrópico...quando um ímã possui orientação preferencial de maneira que as características magnéticas são melhores nesta direção. Isotrópico...material que não possui orientação preferencial apresentando características magnéticas em qualquer direção ou eixo. Gap...porção do circuito magnético que não contém material ferromagnético. Permeabilidade...habilidade da indução magnética atravessar um material. Remanência(B)...indução magnética permanecente em um circuito magnético após a remoção do campo magnético externo aplicado. Saturação...um material magnético está saturado quando um aumento de força de magnetização aplicada não resulta no aumento da indução magnética. Força trativa...é a força exercida por um ímã em um objeto ferromagnético. Fórmulas: Densidade de Fluxo: B = φ / S Fe (Wb/m²) Intensidade de Campo Magnético: H = N.I / λ Fe (A esp/m) Permeabilidade magética: µ = B / H (Wb.m/A.esp) ou (H / m) Permeabilidade relativa: µ r = µ /µ 0 φ (Mx) = φ (Wb) Permeabilidade magnética do vácuo: µ 0 = 4π H/m (MKS internacional) C - EQUIPAMENTOS E APARELHOS: 1 bateria de 12V; 2 chaves bipolares reversíveis ; 2 reostatos de 100Ω; 1 amperímetro CC - escala 0 10A; 1 fluxômetro; 1 núcleo com as seguintes características: Nº de espiras do primário: N 1 = 1000 espiras; 2

3 Nº de espiras do secundário: N 2 = 5 espiras (bobina sonda); Seção do núcleo: S Fe = m²; Comprimento do núcleo: λ Fe = 0.44 m; D PARTE PRÁTICA O ensaio consiste em alimentar as N 1 espiras do primário com uma corrente contínua que será interrompida ou invertida, provocando assim uma variação no fluxo concatenado com a bobina sonda, cujo valor será indicado pelo FLUXÔMETRO. Antes da leitura com o fluxômetro amaciar o material para cada ciclo. LEVANTAMENTO DO CICLO DE HISTERESE Esquema dos pontos a serem determinados: H 1 ( 1 A ) H 4 ( 2 ) H3(-2A) H2(-1A) Circuíto a ser montado: Procedimento: 1) Ajustar os reostatos R 1 de forma que, com as chaves C 1 e C 2 fechadas, tenhamos a corrente I 1 = 2,0A e com a chave C 1 fechada e a chave C 2 aberta, a corrente I 2 = 1,0A; 2) Desmagnetizar o núcleo a ser ensaiado; 3

4 3) Com as chaves C 1 e C 2 fechadas, inserir o núcleo já desmagnetizado no circuito e com inversões totais na chave C 1, amaciar o núcleo para o ciclo de 2,0A, parando no ponto O ; 4) Efetuar a leitura no fluxômetro para a variação do fluxo provocada pela abertura da chave C 2, (estamos no ponto 1 ); 5) Efetuar a leitura no fluxômetro para a variação do fluxo provocada pela abertura da chave C 1, (estamos no ponto C ); 6) Efetuar a leitura no fluxômetro para a variação do fluxo provocada pelo fechamento da chave C 1 completando a inversão da corrente, (estamos no ponto 2 ); 7) Efetuar a leitura no fluxômetro para a variação do fluxo provocada pelo fechamento da chave C 2, (estamos no ponto 3 ) completamos a alça descendente do ciclo de histerese; 8) Determinar a ordenada do ponto 4 considerando o simétrico da ordenada do ponto 1 ; 9) Determinar a ordenada do ponto D considerando o simétrico da ordenada da ponto C ; 10) Determinar a ordenada do ponto 5 considerando a o simétrico da ordenada do ponto 2 11) Fechar o ciclo no ponto 0 onde iniciamos. NÚCLEO SEM ENTREFERRO TABELA DE VALORES LIDOS E CALCULADOS I φ φ B H (φ /N s) (/S Fe) (N 1.I/ Fe) (A) (Wb.esp)) (Wb) (Wb/m²) (Aesp/m) 2,0 1,0 0,0-1,0-2,0-1,0 0,0 1,0 2,0 Traçar o gráfico do ciclo de histerese: B = ƒ (H), para o núcleo sem entreferro. ******************************************************************** ** 4

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