TRABALHO DE CONVERSÃO

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Quando o campo magnético B (Tesla) aplicado num material ferromagnético for aumentado até a saturação e em seguida for diminuído, a densidade de fluxo não diminui tão rapidamente quanto o campo H. Dessa forma quando H chega a zero, ainda existe uma densidade de fluxo remanescente, Br. Para que B chegue a zero, é necessário aplicar um campo negativo, chamado de força coercitiva. Se H continuar aumentando no sentido negativo, o material é magnetizado com polaridade oposta. Desse modo, a magnetização inicialmente será fácil, até quando se aproxima da saturação, passando a ser difícil. A redução do campo novamente a zero deixa uma densidade de fluxo remanescente, -Br, e, para reduzir B a zero, deve-se aplicar uma força coercitiva no sentido positivo. Aumentando-se mais ainda o campo, o material fica novamente saturado, com a polaridade inicial

Esse fenômeno que causa o atraso entre densidade de fluxo e campo magnético é chamado de histerese magnética, enquanto que o ciclo traçado pela curva de magnetização é chamado de ciclo de histerese.

Exemplo de histerese com metais

Quando o ferro não está magnetizado, seus domínios magnéticos estão dispostos de maneira desordenada e aleatória. Porém, ao aplicar uma força magnetizante, os domínios se alinham com o campo aplicado. Se invertemos o sentido do campo, os domínios também inverterão sua orientação. Num transformador, o campo magnético muda de sentido muitas vezes por segundo, de acordo com o sinal alternado aplicado. E o mesmo ocorre com os domínios do material do núcleo. Ao inverter sua orientação, os domínios precisam superar o atrito e a inércia. Ao fazer isso, dissipam uma certa quantidade de potência na forma de calor, que é chamada de perda por histerese.

Em determinados materiais, a perda por histerese é muito grande. O ferro doce é um exemplo. Já no aço, esse tipo de perda é menor. Por isso, alguns transformadores de grande potência utilizam um tipo de liga especial de Ferro-silício, que apresenta uma perda por histerese reduzida. Esse tipo de problema também aumenta junto com afreqüência do sinal. Um transformador que apresenta baixa perda nas freqüências menores, pode ter uma grande perda por histerese ao ser usado com sinais de freqüências mais altas.

A histerese produz-se devido ao gasto de energia para inverter os dipolos durante uma mudança de campo magnético.

Eletrônica

[pic 13]

Curva de histerese de umDisparador Schmitt

Histerese pode ser utilizada para filtrar sinais de forma que a saída reaja de maneira retardada à história desse sinal. Por exemplo, umtermostato controlando um aquecedor pode acioná-lo quando a temperatura cai abaixo da temperatura de 'A' graus Celsius, mas só desligará quando a temperatura ultrapassar 'B' graus Celsius.

Um Disparador Schmitt é um circuito eletrônico simples que também exibe essa propriedade. Geralmente, uma quantidade de histerese é intencionalmente adicionada ao circuito eletrônico (ou algoritmo digital) para prevenir chaveamentos (troca de estados) rápidos.

Lei de Ohm para Circuito Magnético

Se o raio interior [pic 14] e o raio exterior [pic 15] do núcleo toroidal têm valores muito próximos (o que equivale a dizer que a dimensão das espiras é muito reduzida face ao raio médio, [pic 16], pode admitir-se, sem grande erro, que todos os contornos de integração situados no interior do núcleo toroidal têm todos, aproximadamente, o mesmo comprimento [pic 17].

Esta hipótese permite admitir que o campo de indução magnética é praticamente constante em todos os pontos de uma secção circular do núcleo (secção perpendicular ao núcleo). Como, por outro lado, o campo de indução [pic 18] é perpendicular em todos os pontos desta secção (porque é tangente ao contorno de integração), o fluxo [pic 19] através de uma secção circular do núcleo, vale, aproximadamente:

[pic 20]

onde [pic 21] representa a secção perpendicular ao núcleo (secção de forma circular) .

Combinando (2) e (4), obtém-se:

[pic 22]

sendo [pic 23]

Designa-se :

- [pic 24] a força magnetomotriz que se exprime em Ampère-espira (Ae) ;

- [pic 25] a relutância magnética do circuito magnético que se exprime em Ampère-espira por Weber (Ae/Wb)

o que permite reescrever (5) sob a forma :

[pic 26]

Esta expressão é conhecida como Lei de Hopkinson.

Indução eletromagnética

A indução eletromagnética é o fenômeno que origina a produção de uma força eletromotriz (f.e.m. ou Tensão) num meio ou corpo exposto a um campo magnético variável, ou bem num meio móvel exposto a um campo magnético estático. É assim que, quando o dito corpo é um condutor, produz-se uma corrente induzida. Este fenómeno foi descoberto por Michael Faraday que o expressou indicando que a magnitude da tensão induzida é proporcional à variação do fluxo magnético (Lei de Faraday).

Por outro lado, Heinrich Lenz comprovou que a corrente devida ao f.e.m. induzida se opõe à mudança de fluxo magnético, de tal forma que a corrente tende a manter o fluxo. Isto é válido tanto para o caso em que a intensidade do fluxo varie, ou que o corpo condutor se mova em relação a ele.

Indução eletromagnética é o princípio fundamental sobre o qual operam transformadores, geradores, motores elétricos e a maioria das demais máquinas eléctricas.Independentemente do tipo de combustível ou fonte de energia usada para gerar energia elétrica, em quase todos os casos é gerada energia mecânica de rotação que é logo usada para gerar eletricidade.

Um exemplo é a energia eólica, uma das fontes de energia renováveis que estão a ser utilizadas para reduzir a contaminação produzida pelos combustíveis fósseis. Portugal é um dos países em que a energia eólica corresponde a uma percentagem mais elevada da energia elétrica total, com aproximadamente 9%.

O princípio que permite transformar