Disserte sobre o princípio de funcionamento de um motor elétrico de corrente contínua simples composto por uma…

Questão

Disserte sobre o princípio de funcionamento de um motor elétrico de corrente contínua simples composto por uma bobina retangular de N = 200 espiras, área A = 4,0×10?³ m², percorrida por corrente I = 2,0 A em campo magnético B = 0,40 T. Calcule o torque elétrico máximo e explique como o comutador permite rotação contínua, prevendo efeitos de inverter B ou I e de aumentar a corrente.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Modelo-resposta: O torque em uma bobina retangular ideal é t = N·I·A·B·sin?; máximo para ? = 90° ? t_max = N·I·A·B. Com N=200, I=2,0 A, A=4,0×10?³ m² e B=0,40 T: t_max = 200·2,0·4,0×10?³·0,40 = 0,64 N·m. Funcionamento: a corrente nas espiras cria momentos magnéticos que, em B uniforme, produzem forças nas quatro barras da bobina; o par de forças resulta em torque que tende a girar a bobina. O comutador inverte a ligação da bobina ao circuito a cada meia-volta, invertendo a direção da corrente na bobina e mantendo o torque no mesmo sentido, permitindo rotação contínua. Previsões: (a) inverter B ou I inverte o sentido do torque e, portanto, a rotação; (b) aumentar I aumenta proporcionalmente t; (c) perdas resistivas e atrito reduzem velocidade e torque útil. Inclua equações: t = N·I·A·B (N·m), potência elétrica fornecida P_el = t·? (W) quando gira com velocidade angular ?. Observações práticas: uso de bobinas com várias espiras e núcleo ferromagnético aumenta A·N·B efetivo; o comutador gera faíscas e requer materiais apropriados.

Explicação

A explicação aborda o cálculo do torque máximo em um motor elétrico de corrente contínua, utilizando a fórmula apropriada e os valores fornecidos. Além disso, descreve o funcionamento do comutador, que permite a rotação contínua ao inverter a direção da corrente, garantindo que o torque permaneça constante. As previsões sobre os efeitos de inverter a corrente ou o campo magnético e o impacto do aumento da corrente são fundamentais para entender o desempenho do motor.

Raio-X da questão

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