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Eletroímã Experimental (MIN706)

Um eletroímã que você pode controlar a força de atração para experiências e demonstrações em sala de aula, feiras de ciências ou como brinquedo. De fato, você pode fazer um guindaste eletrônico, como sugere a figura 1, o qual será capaz de erguer pequenos objetos de metais ferrosos, como pregos, parafusos, lâminas de barbear, latas, etc.

A alimentação vem de uma fonte especial controlada eletronicamente, que você também pode usar para outras finalidades.

 

COMO FUNCIONA

 

Figura 1 - Aplicação
Figura 1 - Aplicação

 

Começamos pelo próprio eletroímã, que nada mais é do que uma bobina de fio esmaltado com pelo menos 400 voltas.

O que ocorre é que, sempre que uma corrente elétrica percorre um fio, em sua volta aparece um campo magnético. Este campo é muito fraco, mesmo para correntes relativamente intensas, mas pode ser muito reforçado se o fio for enrolado de forma a termos uma bobina. (figura 2)

 

Figura 2 – Enrolando o fio
Figura 2 – Enrolando o fio

 

A concentração da "força" magnética ainda será maior se a bobina tiver um núcleo de material ferroso, como por exemplo, parafuso.

Para que o eletroímã funcione bem, a sua alimentação deve ser feita com corrente contínua e sua força de atração será tanto maior quanto mais intensa for esta corrente.

É claro que existe limite para esta corrente, dado pela resistência e pela espessura do fio. Se ultrapassarmos estes limites o eletroímã pode aquecer-se demais e queimar-se.

A alimentação de corrente contínua, no nosso caso, vem de uma fonte de baixa tensão que é esquematizada em blocos na figura 3.

 

Figura 3 – Diagrama de blocos da fonte
Figura 3 – Diagrama de blocos da fonte

 

O primeiro bloco representa o transformador que abaixa a tensão de sua rede local de 220 V ou 110 V para 6 V de corrente alternada.

Esta tensão de 6 V alternante precisa ser retificada, caso em que entra em ação o segundo bloco que tem dois diodos retificadores.

A partir destes diodos retificadores já obtemos uma corrente contínua pulsante que, depois de passar por um capacitor, se converte numa corrente contínua quase pura.

Neste momento entra em ação o bloco de controle, que leva um transistor e um potenciômetro, como elementos básicos. O potenciômetro controla a corrente de base do transistor, a qual atua sobre o transistor fazendo-o conduzir uma corrente de emissor maior.

Esta corrente vai justamente para o eletroímã, podendo-o controlar em sua intensidade de atração.

 

MONTAGEM

Começamos por enrolar o eletroímã com fio esmaltado 28 AWG. Será preciso enrolar, num carretel com as medidas mostradas na figura 4 de 400 à 600 voltas de fio.

 

Figura 4 – Enrolando o eletroímã
Figura 4 – Enrolando o eletroímã

 

O leitor pode obter este fío de um transformador fora de uso, mas para isso precisará saber conhecer sua espessura.

Enrolando num lápis 10 voltas de fio 28, deve-se ter um comprimento aproximado de 32 mm ou então se o leitor enrolar 1cm de bobina, deve ter 28 voltas de fio, se ele for o 28.

Fios de espessuras próximas, como os 26, 27, 29 e 30, também poderão ser usados. (figura 5)

 

Figura 5 – Determinando a espessura do fio
Figura 5 – Determinando a espessura do fio

 

Depois de enrolar a bobina o leitor pode passar à montagem da parte eletrônica.

Na figura 6 temos o circuito completo desta parte, com os componentes especificados por seus tipos e valores.

 

Figura 6 – Parte eletrônica
Figura 6 – Parte eletrônica

 

A montagem em ponte de terminais sobre uma base de madeira é mostrada na figura 7.

 

Figura 7 – Montagem em ponte de terminais
Figura 7 – Montagem em ponte de terminais

 

O leitor deve tomar os seguintes cuidados na montagem:

a) O transistor deve ser parafusado num pequeno pedaço retangular de metal para dissipar o calor que ele gera. Este pedaço de metal é conhecido como "dissipador térmico" ou radiador.

b) A soldagem do transistor deve ser feita observando sua posição.

c) Veja também com cuidado a posição dos diodos, que é dada pela faixa em seu invólucro.

 

d) O transformador será parafusado na base de montagem e seu enrolamento primário ligado ao cabo de alimentação. O interruptor geral serve para ligar e desligar o aparelho (S1).

e) O capacitor eletrolítico tem polaridade certa para ligação.

f) O potenciômetro é ligado por meio de três pedaços de fio flexível isolado. Siga a disposição para que ele não atue ao contrário.

g) O resistor e o capacitor menor devem ser soldados com cuidado.

h) Na ligação do eletroímã não será preciso observar sua polaridade, pois ele não tem.

Terminada a montagem é só experimentar o aparelho.

 

PROVA E USO

Ligue o plugue na tomada de força e acione S1.

Gire P1 para a direita e aproxime o eletroímã de objetos de metal, como pregos, tachinhas ou alfinetes. Ele deve atrair estes objetos em quantidade tanto maior quanto mais para a direita você levar o potenciômetro.

Se nada acontecer, veja se a ligação dos extremos do fio do eletroímã está bem feita. Se não for raspado bem o fio esmaltado não haverá contacto.

Veja também se o eletroímã não se aquece. O aquecimento do eletroímã pode indicar espiras em curto.

Do mesmo modo, se ele nada atrair, mas o transistor esquentar, é sinal que o fio esmaltado está em curto.

 

LISTA DE MATERIAL

Q1 - BD135 ou 80137 - transistor de potência

D1, D2 - 1N4002 ou 1N4004 - diodos de silício

T1 - transformador com primário de 110 V ou 220 V e secundário de 6 + 6 V x 250 a 500 mA

C1 – 470 µF x 12 V - capacitor eletrolítico

C2 - 100 nF - capacitor cerâmico

R1 – 330 R x 1/8 W - resistor (laranja, laranja, marrom)

P1 – 1 k - potenciômetro comum

X1 - eletroímã (ver texto)

Diversos: base de montagem, ponte de terminais, fio esmaltado, fio comum, etc.

 

 

 

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N° do componente 

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