Existem materiais, que embora não sejam naturalmente magnéticos, podem ser transformados, de forma permanente, em imãs. Dois métodos básicos podem ser usados, para transformar um pedaço de aço num imã permanente. Friccionando o aço contra um pedaço de imã natural, o primeiro assumirá magnetismo induzido pelo segundo. Mesmo depois de afastados um do outro, o aço continuará a apresentar magnetismo, em tudo semelhante ao mostrado pelo imã natural que lhe passou a propriedade.
Se enrolarmos um fio condutor em torno do aço e fizermos com que, momentaneamente, tal fio seja submetido a corrente elétrica de boa intensidade, o metal também assumirá magnetismo permanente, induzido pelo eletroímã. A explicação desses dois truques é que o aço apresenta inúmeros pequenos imãs, moleculares, que porém encontram-se desorientados ou bagunçados na sólida estrutura do material no estado normal. Quando esfregamos o dito cujo a um imã natural forte, ou submetêmo-lo ao campo magnético de um eletroímã, os pequenos imãs existentes na estrutura do aço se orientam ou se ordenam.
A intensidade do campo magnético de um eletroímã é diretamente proporcional à intensidade da corrente que percorre o condutor que forma o enrolamento em torno do núcleo de ferro. Quando maior a corrente, mais forte o campo ou mais linhas de força, para fazer uma analogia mais entendível. Quando falei sobre a Lei de Ohm, a corrente num circuito ou componente qualquer, é sempre dependente da tensão aplicada à tal circuito e da resistência ôhmica do dito cujo. Considerando, para efeitos unicamente de cálculo da corrente, que a bobina pode ser considerada uma simples resistência, isso só vale para a corrente contínua, se tivermos uma bobina com resistência equivalente (RL) de 10R, submetendo-a a uma tensão de 3V, teremos uma corrente de 0,3 A. Um certo campo é formado. Se na mesma bobina, dobramos a tensão aplicada para 6V, teremos também uma corrente dobrada 0,006 A, com um consequente aumento na força magnética gerada.
Se no lugar de mudarmos a tensão, enrolarmos a bobina de modo a obter outros valores de resistência equivalente (RL), a corrente também pode ser dimensionada: uma bobina de 20R, com a mesma tensão de alimentação de 6V receberá uma corrente menor ou apenas 0,3 A. Por outro lado, se opção for manter a tensão e aumentar o campo magnético, temos que enrolar uma bobina menos resistiva, de 5R, por exemplo, cuja resistência, sob os mesmo 6V permitirá uma corrente de 1,2 A, com o consequente fortalecimento do campo magnético.
O RELÊ
A aplicação de um eletroímã está na confecção de um interruptor eletrônico, também chamado de relê. Um relê é um dispositivo eletro-mecânico muito utilizado em diversas aplicações práticas. Basicamente, acionado por uma pequena corrente elétrica, pode comandar uma grande corrente num enorme número de aplicações industriais, em aparelhos os mais diversos. Os relés são feitos sobre uma base isolante e feita de material não sensível ao magnetismo como o plástico, fibra de vidro, etc.) um eletroímã é fixado e posicionado de modo que, ao receber corrente elétrica na conveniente intensidade, a magnetização do seu núcleo atrai um contato móvel, de material ferroso. Tal contato móvel, em repouso, é mantido em posição por uma pequena mola, de maneira que apenas quando atraído pelo eletroímã, desloca-se ao ponto de tocar outro ponto do contato metálico, este fixo, permanecendo nessa posição de toque enquanto a corrente estiver passando e presente na bobina, mantendo o eletroímã energizado. Quando a corrente é desligada, o campo magnético cessa e o núcleo da bobina deixa de exercer atração sobre o contato móvel que, pela ação da mola, retorna a sua posição de repouso, abrindo sua anterior ligação mecânica com o contato fixo. As partes metálicas que formam o contato móvel e o contato fixo formam, então, um robusto interruptor de corrente, capaz de ligar, quando o relê está energizado, ou desligado, quando cessa a corrente através da bobina, carga elétricas muito pesadas, que trabalhem sob tensões e correntes muito mais elevadas do que as necessárias ao funcionamento do próprio relê. Os terminais dos contatos, num relê simples, são chamados de “C” (Comum) e “NA” (Normalmente Aberto), correspondendo, respectivamente, ao contato fixo e ao contato móvel.
O TRANSFORMADOR
Outro componente que usa os efeitos magnéticos da corrente e que tem funções muito importantes em grande número de aplicações e circuitos, é o transformador. Vajamos as bases do funcionamento desse importante componente: Enrolando um fio sobre um núcleo de ferro e fazendo uma corrente circular por tal fio, obtemos um campo magnético que durará enquanto a corrente lá estiver. Esse campo não se forma instantaneamente, já que leva algum tempo para assumir sua máxima intensidade, a partir do momento que se liga a corrente. Também quando se desliga a corrente, o campo magnético não some instantaneamente, entrando em colapso segundo um tempo mensurável, ao fim do qual então desaparece. Um importante fenômeno eletro-magnético, chamado indução, vale-se da formação e colapso do campo e nos permite usar um método de transferência de energia, com sua eventual transformação, daí o nome do componente.
Se colocarmos juntos ao eletroímã, um outro núcleo de ferro, tão próximo que esse segundo núcleo possa ser envolvido pelas linhas de força emitidas pelo eletroímã, o tal núcleo extra também ficará magnetizado, A intensidade desse magnetismo induzido dependerá basicamente da proximidade entre os dois núcleos, quanto mais perto estiverem um do outro, maior será a magnetização induzida ao núcleo extra. Se no núcleo extra, enrolarmos também um fio condutor, e mativermos a máxima proximidade entre os dois conjuntos, sempre que a corrente é ligada e desligada na bobina, o surgimento ou colapso, respectivamente, do campo magnético gerado induzirá ou fará surgir um pulso de corrente no segundo enrolamento. Notar dois aspectos importantes: esse fenômeno da indução apenas ocorre na formação e colapso do campo magnético no enrolamento principal ou primário.
Um campo magnético estável, corrente no enrolamento primário fixa e ligada, não consegui induzir nenhuma energia no segundo enrolamento, por isso chamado secundário. Outra coisa: ainda que manifestando-se apenas nos momentos de criação ou desligamento do campo, a energia que surge no secundário não veio até ele por meios sólidos, já que não há ligação metálica ou elétrica entre os dois enrolamentos. A energia foi literalmente, enviada à distância, sem nenhum meio físico para transportá-la.
Podemos melhorar ainda mais essa transferência indutiva de energia, de um enrolamento para outro se, ao invés de fazermos cada uma das bobinas sobre um distinto núcleo, colocando-os bem próximos, simplesmente enrolarmos as duas bobinas sobre o mesmo núcleo. Já que o requisito para um bom aproveitamento é que os dois eletroímãs estejam o mais próximo possível um do outro, nada mais lógico que ambos os enrolamentos compartilhem o mesmo núcleo, para máximo aproveitamento das linhas de força, lembrando que o chamado enrolamento principal, que recebe a energia diretamente da fonte elétrica é denominado primário, enquanto que o outro rolamento, no qual a energia é induzida pelo campo magnético é chamado de secundário.
Para que sempre se manifeste energia induzida no secundário, é preciso que a corrente no primário seja ligada e desligada também sempre, num ritmo relativamente rápido. De qualquer modo, a tensão induzida no secundário guarda uma relação com a tensão aplicada ao primário, idêntica à relação do número de espiras ou voltas de fio enrolados no secundário e no primário. Trocando em miúdos, se por exemplo, o primário tiver 100 espiras e o secundário também 100 espiras, aplicando-se 6 volts ao primário, obteremos um pulso no secundário também de 6 volts. Já se o primário tiver 100 espiras e o secundário apenas 50 espiras, os 6 volts aplicados ao primário induzirão apenas 3 volts no secundário. Se o primário tiver 100 espiras, mas o secundário tiver 200, ao aplicarmos 6 volts ao primário obteremos, no secundário, um pulso de 12V, e assim por diante.
Por Gricer Jr
Técnico da Griço Eletrônica e Informática
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