_Hinrichs_Kleinback

288 Energia e Meio Ambiente
Outra aplicação deste fenômeno ocorre nas "garrafas magnéticas" (caixas sem paredes
físicas) utilizadas para o confinamento de partículas carregadas em reatores de fusão
termonuclear (Figura 10.6) (este assunto será discutido detalhadamente no Capítulo 15). O
objetivo do confinamento é conter um gás altamente ionizado de temperatura extremamente
elevada (chamado de plasma). Se um recipiente sólido fosse utilizado, o gás se resfriaria
ao entrar em contato com as paredes e perderia uma parte de sua energia. Porém,
ímãs adequados podem ser posicionados de forma que seus campos magnéticos aprisionem
as partículas carregadas em movimento em um anel com uma geometria toroidal
(como na Figura 10.6).
Motores Elétricos
Um fio transportando uma corrente elétrica em um campo magnético sofrerá a ação de
uma força, que o levará a mover-se. Se este fio estiver conectado a um eixo, pode-se obter
trabalho útil a partir deste movimento. Nós chamamos este dispositivo de motor elétrico.
A Figura 10.7 mostra os componentes essenciais de um motor elétrico. Espiras de fio
(chamadas de armadura) são colocadas em um campo magnético (o campo magnético é
geralmente produzido por um eletroímã, embora alguns motores utilizem ímãs permanentes).
A armadura gira um eixo; os fios da armadura são conectados a contatos
deslizantes chamados de anéis comutadores. Para entender como um motor opera, considere
uma volta da espira da armadura, mostrada na Figura 10.7 na forma de um
quadrado, com uma corrente fluindo através do fio. Existirá uma força em um lado do fio
(próximo a um dos pólos) direcionada para cima e uma força no outro fio (próximo ao
outro pólo) direcionada para baixo, como resultado das direções diferentes da corrente
(não há força sobre os fios que estão paralelos às linhas de campo magnético). À medida
que a alça de fio gira meia-volta, as direções destas duas forças mudam, o que levaria a
alça a girar de volta. Para que o eixo continue girando sempre na mesma direção, a corrente
no fio tem que mudar de direção. Se o fio transporta uma corrente alternada, a reversão é
automática. Para fios transportando corrente contínua, um anel dividido deve ser utilizado
para mandar a corrente através da espira primeiramente em uma direção, depois na
outra, à medida que o eixo gira. A Figura 10.8 mostra um motor elétrico CC muito simples,
usando nada mais do que uma bateria, fios e pregos de ferro. Os pregos enrolados com fio
são conectados à bateria e fornecem o campo magnético. Outro motor elétrico bem simples
é mostrado na seção "Atividades Adicionais" no final deste capítulo.
FIGURA 10.7
Esquema de um motor elétrico
CC. Para que a rotação do eixo
seja contínua, a corrente nas
espiras da armadura deve ser
alternante. Com uma fonte CC tal
como uma bateria, a reversão da
corrente é possível com um
"comutador" — dois anéis
conectados ao eixo da armadura
que fazem contato
alternadamente com os terminais
positivo e negativo da bateria.