Motor Elétrico e Gerador

Motor Elétrico e Gerador é um laboratório 3D interativo de eletromagnetismo que demonstra como a mesma máquina física funciona como motor CC ou gerador CA. Uma bobina retangular de cobre gira entre polos magnéticos permanentes Norte e Sul enquanto setas vetoriais verdes em 3D exibem a força de Lorentz F = I L x B em cada segmento ativo do fio. No modo Motor CC, um comutador de anel bipartido inverte a corrente da bobina a cada meia volta para que o torque tau = N I A B |cos theta| sempre impulsione o rotor no mesmo sentido. Clicar em um polo magnético muda para o modo Gerador CA com anéis coletores contínuos, produzindo um sinal de FEM alternada senoidal no painel de formas de onda 3D.

• Observe as setas verdes da força de Lorentz nos dois lados da bobina giratória no modo Motor CC e note como o comutador de anel bipartido inverte a corrente a cada 180 graus para que o fio da esquerda seja sempre empurrado para cima.
• Arraste o eixo do rotor manualmente pela posição vertical de ponto morto (theta = 90 graus) para ver onde o torque cai momentaneamente a zero.
• Mude o Modo da máquina para Gerador CA (Anéis Coletores) ou clique em um polo magnético, e compare a onda senoidal completa na tela do osciloscópio com os pulsos CC retificados.
• Aumente o Campo magnético B e as Espiras da bobina N com os controles deslizantes e verifique que tanto o torque de pico quanto a FEM induzida variam linearmente com N e B.
• Ative e desative as Linhas de campo magnético B para inspecionar a geometria de I L x B através do entreferro.

1. 1Usar a regra da mão direita para a força de Lorentz F = I L x B a fim de determinar o sentido da força em cada lado de uma espira percorrida por corrente.
2. 2Explicar por que um motor CC requer um comutador de anel bipartido e escovas para manter o torque unidirecional.
3. 3Comparar a saída de um comutador de anel bipartido (CC pulsada retificada) com a de anéis coletores contínuos (CA senoidal).
4. 4Calcular o torque magnético tau = N I A B cos theta e a FEM de pico do gerador epsilon_0 = N B A omega.

Perguntas frequentes dos professores