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As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses Introduo Disco de Arago

As mquinas eltricas do Sculo XIXO ovo ou a galinha? A teoria ou a prtica?As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg

As mquinas eltricas do sculo XIX

Porque fazer arqueologia tcnica?

Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses

Clovis Goldemberg

A prtica muitas vezes precedou a teoria. Na medida em que houve muita tentativa e erro, senso prtico foi fundamental. A teoria ajudou, muitas vezes a posteriori. No vou seguir uma ordem cronolgica rigorosa! No vou apenas gloricar Faraday e Maxwell pois, como dito acima, os engenheiros empricos (e alguns que nem engenheiros eram) tiveram um papel fundamental!

Depto. de Energia e Automao Eltricas Escola Politcnica da USP

Setembro/2006

Disco de AragoAs mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday Mquinas DC elementares Motores de relutncia Mquinas dnamo-eltricas Faa-se a luz... Transformadores Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses

Disco de Arago1825

1824-25

As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo

quando se gira o disco de cobre a agulha imantada se desvia da posio de equilbrio; quando mais rpido girar o disco de cobre maior ser o deslocamento da agulha imantada;

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sabia-se (Gambey, Paris/1824) que a agulha de uma bssola, quando deslocada do seu ponto de equilbrio, oscila sobre seu piv at se estabilizar. Se o fundo da caixa fr feito de cobre este amortecimento ser mais rpido.

Arago fez um relato Academia de Cincias, Paris, 22/Novembro/1824. Deslocava o ponteiro de 45 e contava o nmero de oscilaes at que estas cassem inferiores a 10 . Numa caixa de madeira eram 145 oscilaes. Numa caixa de cobre no eram 66 e numa caixa de cobre grosso apenas 33.

quando a rotao aumenta ao ponto de fazer a agulha se desviar de 90 graus, esta passa a girar continuamente;

O perodo das oscilaes no se alterava. Apenas sua amplitude.

S existia fora quando havia movimento relativo entre a agulha e a massa de cobre, que ele denominou magnetismo de rotao.

Poisson elaborou a idia era a de todos os corpos adquirem uma magnetizao temporria na presena do im. Na presena do cobre, este magnetismo demoraria para desaparecer. Arago discordava, insistindo na idia de um magnetismo de rotao.

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Disco de AragoA interpretao de Faraday/1831As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg

Babbage e Herschel/Inglaterra 1825

repetiram a experincia original de Arago medindo a fora exercida sobre a agulha. Esta fora depende do material utilizado no disco. Por ordem decrescente: prata, cobre, ouro e zinco, mercrio e bismuto (muito inferiores); um movimento relativo entre um im e um disco de cobre induz correntes eltricas (correntes parasitas) neste disco; estas correntes reagem sobre o im tentando diminuir a velocidade relativa entre ambos; estas foras agem no sentido oposto ao movimento do im; as eventuais fendas no disco limitam a circulao destas correntes parasitas.

conseguiram inverter o fenmeno, fazendo o disco girar sob a ao do im;

Circuitos eltricos Gnese do motor de induo Corrente alternada Niagara Falls Steinmetz versus Maxwell Concluses

experimentaram discos de cobre com vrios tipos de fendas radiais, notando que a fora sobre o disco diminua.

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Disco de AragoDando nome aos bois . . . ou este mundo injusto

Qual o sentido das correntes eltricas induzidas?

As mquinas eltricas do sculo XIX Clovis Goldemberg Introduo Disco de Arago Faraday

vrios cientistas tentaram responder esta pergunta (Faraday, Sturgeon, Hertz, Mateucci);

Porque as correntes parasitas vieram a ser chamadas de Correntes de Foucault? Foucault mostrou mais tarde que as correntes induzidas eram capazes de esquentar o disco metlico; Se o mundo fosse justo . . . tais correntes deveriam se chamar de correntes de Faraday ou correntes de Arago.

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na montagem de Faraday (esquerda) um cubo de cobre slido girava rapidamente com o eletroim desligado. Ao energizar este eletroim o cubo parava instantaneamente e depois recomeava a girar numa velocidade bem menor;

na montagem de Mateucci (direita) este cubo era composto de lminas isoladas entre si. Se o cubo estivesse suspenso pelo gancho A nada acontecia enquanto que ao suspender o cubo pelo gancho B o comportamento descrito por Faraday se repetia;

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FaradayA mesma montagem de Faraday, na forma descrita por Saxton em 1832 A descrio continua sendo dada a partir do dirio de Faraday.

Ilustrao e trecho de seu dirio, 28/Outubro/1831:

Como extrair parte da corrente interna (hidden current)? Duas tentativas adicionais foram feitas com a inteno de produzir uma mquina magneto-eltrica: experimentou discos de cobre de diferentes dimetros e discos de ferro, sem sucesso. Esta foi a primeira meno s mquinas magneto-eltricas. Faraday s teve sucesso em produzir corrente em 8/Fevereiro/1832 mas o relato ocial de Maio/1832

. . . eu nunca fui capaz de produzir qualquer sensao na minha lingua quando interligava os os conectados na extremidade do disco giratrio com minha lngua . . . Tambm no fui capaz de esquentar um o no de platina, produzir uma fasca, convulsionar as patas de uma r. Tampouco consegui produzir nenhum efeito qumico associado eletricidade.

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Mquinas DC elementaresMotor desenvolvido por Joseph Henry/EUA em 1831

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Uma reconstruo moderna (VRML) do disco de Faraday, feita pela UFRJ/Brasil.

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Mquinas DC elementaresMquina de Pixii (tcnico francs), apresentada em 3/Setembro/1832, que inclui um comutador mecnico que retica a tenso AC gerada. Disponvel comercialmente com ims de 4 diferentes intensidades.

Prottipo da mquina de Pixii (tcnico francs)/1832

A notcia de que seria possvel produzir fascas a partir do dispositivo de Faraday foi mencionada em Dezembro/1831 em Paris, dando origem a uma srie de experincias, dentre as quais um gerador AC desenvolvido por Pixii.

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Mquinas DC elementar