Que tal montar um motorzinho elétrico experimental alimentado por pilhas e que gira de verdade? Evidentemente, esta montagem não tem potência suficiente para propulsionar um carrinho ou robô, mas trata-se de um projeto ideal para ser implementado nos currículos de Educação Tecnológica do nível médio ou mesmo fundamental. Utilizando coisas que podem ser conseguidas com facilidade (material reciclado), esse motor não tem segredos e pode ensinar muito sobre eletromagnetismo e tecnologia para os alunos de muitos cursos, atendendo as exigências de uso de tecnologia na ligação com a ciência tradicionalmente ensinada em nossas escolas.
Newton C. Braga - Paulo G. dos Santos - Júlio Cesar dos Passos
Nota: Este artigo saiu numa Mecatrônica Fácil de julho de 2003
Não é possível montar com facilidade motores potentes e de alto rendimento, que exigem peças de precisão que poderiam ser obtidas somente a partir de kits.
No entanto, um motor experimental pode ser construído de uma maneira muito mais fácil do que muitos imaginam, principalmente professores e alunos do ensino fundamental e médio. É claro que não teremos em um motor experimental a força capaz de movimentar grandes mecanismos ou ainda um veículo, porém ele girará e demonstrará de forma evidente como podemos converter energia elétrica em energia mecânica (força e movimento).
COMO FUNCIONA
O princípio de funcionamento do nosso motor é o mesmo dos motores de verdade, do tipo tecnicamente conhecido por "motores com escovas". Na figura 1 temos uma visão simplificada de sua estrutura a partir da qual fica mais fácil entender seu princípio de funcionamento.
Uma bobina formada por fio de cobre esmaltado fino é percorrida pela corrente elétrica gerada por um conjunto de pilhas (ou fonte). Essa corrente cria um campo magnético na bobina, ou seja, "magnetiza-a" e ela passa a se comportar como um ímã. Este campo, cujo sentido depende do sentido da corrente na bobina, interage com o campo do ímã fixo de modo que surge uma força que empurra bobina, forçando-a a girar e encontrar uma posição em que as forças não mais atuem.
Entretanto, ao girar para encontrar essa posição de equilíbrio, o motor aciona um sistema de comutadores elétricos em seu eixo, os quais são formados por dois pinos ou placas denominadas "escovas", que invertem a corrente na bobina e, consequentemente, o sentido do seu campo magnético. O resultado é que, com esta inversão, a posição de equilíbrio da bobina que estava quase sendo alcançada, desaparece. A nova posição de equilíbrio passa a ser meia volta à frente, fazendo com que a bobina tenda a continuar a se mover para alcançá-la, conforme figura 1.
Mais meia volta, a escova entra em ação, invertendo a corrente de modo que a posição de equilíbrio se adianta, e assim indefinidamente, a bobina seguirá girando permanentemente sem nunca encontrar a posição de equilíbrio, que estará sempre à frente. Enquanto houver energia sendo fornecida à bobina, ela irá girar, procurando alcançar essa posição.
O nosso motor experimental faz uso de dois ímãs permanentes e uma bobina alimentada por corrente de quatro pilhas, embora existam motores em que o ímã permanente é substituído por um segundo conjunto de bobinas.
MONTAGEM
O nosso motor é extremamente simples pelas peças que usa! Com exceção do ímã (que também pode ser obtido de diversas formas), todas as demais peças são improvisadas: a partir de um transformador velho, é possível extrair o fio esmaltado e as chapas de metal que irão compor o núcleo do motor. Além disso, você precisará de um pedaço de ponte de terminal (para fazer os contatos), pedaços de madeira, pregos e clipes.
As ferramentas para a montagem se resumem em martelo, alicates, serra e o ferro de soldar tradicional para quem trabalha com montagens elétricas e eletrônicas.
Não há propriamente nenhum material eletrônico nesta montagem. Mas, na nossa versão, aproveitamos partes de alguns componentes eletrônicos que, com exceção do fio esmaltado, podem ser substituídos por outros materiais.
Na figura 2 temos o detalhamento de todo o material utilizado na nossa versão.
O fio esmaltado fino pode ser conseguido a partir de um velho transformador conforme mostra a figura 3. Abrindo o transformador com cuidado, chegamos ao carretel, onde existe um fio esmaltado fino que pode ser aproveitado. Lembramos que esse fio possui uma fina camada de esmalte isolante que o envolve e que, no ponto de soldagem, ela deverá ser raspada. Este fio também não deve ficar sendo atritado em objetos, pois se a capa isolante for removida, o motor não funcionará. Deste mesmo transformador, você pode aproveitar as pequenas chapas de metal para fazer o núcleo do motor.
O ímã pode ser obtido de várias formas. Pode ser um tipo em forma de ferradura, ou dois ímãs comuns, que podem ser encontrados em vários aparelhos, como alto-falantes e drivers de computador. Você poderá usar também ímãs de geladeira ou ímãs encontrados em papelaria para fixar avisos em quadros metálicos. Entretanto, como se trata de uma montagem muito sensível, recomendamos que o leitor tente obter um imã razoavelmente forte, pois se for muito fraco, o motor não irá girar. Na nossa montagem utilizamos os imãs encontrados nos próprios motores DC. Acompanhe nesta página e nas seguintes, os passos para a construção do motor.
COLOCANDO EM FUNCIONAMENTO
Ajuste os fios dos contatos de maneira que encostem nos comutadores quando a bobina ficar na posição vertical. Esse contato é muito importante para garantir o funcionamento do motor. Na figura 1 mostramos como deve ficar o ajuste desses contatos. Depois de tudo, é só alimentar o motor ligando as pilhas. Duas ou quatro pilhas médias ou grandes podem ser usadas para alimentar este motor. Seu consumo é algo elevado, razão pela qual a durabilidade das pilhas não pode ser considerada excelente. Pode ser empregada, como alternativa, uma fonte de 3 a 6 V com corrente de 500 mA pelo menos.
Ligue as pilhas com o rotor inicialmente na horizontal. Isso feito, com os dedos, dê a partida, produzindo um impulso. O motor deverá dar a partida e acelerar até atingir a velocidade máxima. Se parar antes disso, tente ajustar os contatos até obter o funcionamento ideal.
Na sala de aula Educação Tecnológica
Encontramos motores elétricos em uma grande quantidade de equipamentos modernos como, por exemplo:
• Para movimentar a fita nos videocassetes e CDs nos CD-players.
• Para girar o disco rígido nos computadores e os disquetes nos drives.
• Nas máquinas de lavar, liquidificadores, aspiradores de pó e ventiladores.
• Nos carros no motor de partida, limpador de para-brisas, ventiladores, etc. Entretanto, seu princípio de funcionamento reside no "efeito magnético da corrente elétrica" descoberto por Oesterd.
Uma pesquisa histórica desse efeito e da própria evolução do motor pode ser sugerida aos alunos.
Um desafio para quem enumerar o maior número de aplicações no mundo que nos cerca, que façam uso de motores, é algo interessante para uma atividade escolar.
