Usando motores DC em experimentos de Física

Abstract

Apresentamos neste trabalho a aplicação de motores elétricos, funcionando como geradores de eletricidade, em experimentos didáticos de Física. Duas diferentes aplicações destes dispositivos são discutidas, um anemômetro caseiro e um contador de frequência, os quais foram construídos com motores elétricos de baixo custo. A aquisição de dados foi feita com a ajuda de um microcomputador e uma placa de som, a qual funciona como um osciloscópio, um analisador de espectro e um conversor analógico/digital. Palavras-chave: eletromagnetismo, gerador elétrico, aquisição de dados.In this work we have used DC motors, working as electric generators, in didatic Physics experiments. Two different applications of these devices are discussed: a homemade anemometer and a frequency counter, which were built with low-cost electric motors. The data acquisition was performed using a personal computer and a sound card, which work as an oscilloscope, a spectrum analyzer and an analogical/digital converter. Keywords: electromagnetism, electric generator, data acquisition. IntroduçãoA explicação de como as coisas funcionam pode ser de grande utilidade para os educadores, uma vez que sempreé possível adotar uma abordagem construtivista na relação de ensino-aprendizagem, quando as experiências prévias dos estudantes são levadas em conta em um processo democrático de educação. Neste sentido, alguns sítios interessantes estão disponíveis na Internet [1], [2], para ajudar na demostração e explicação de como determinados fenômenos, dispositivos ou equipamentos funcionam, sendo possível pesquisar um assunto específico de interesse ou sugerir a inclusão de novosítens.Como exemplo específico, o princípio de funcionamento de um grande número de dispositivos e equipamentos eletro -eletrônicos de uso diário baseia-se em uma lei da Física descoberta há quase dois séculos, a lei da indução. Michael Faraday descobriu que uma corrente elétrica era induzida em uma espira condutora quando esta se movia nas proximidades de umímã. Naépoca, por volta de 1831, este fato não passou de uma mera curiosidade científica para alguns poucos introduzidos em um seleto grupo de pesquisadores da ciência experimental nascente do eletromagnetismo. Tomás Edison utilizou posteriormente a lei de Faraday para gerar e distribuir corrente elétrica através de cabos pela cidade de New York, sendo que a primeira rede elétrica da história foi inaugurada por volta de 1881, baseada em uma central termoelétrica, onde a energia térmica de enormes turbinas de vapor era convertida em energia elétrica, através da rotação de algumas bobinas condutoras circundadas por enormeś ımãs. Hoje em dia, desde o funcionamento de uma usina hidroelétrica de grande porte até a operação de pequenos geradores elétricos, são explicados por esta lei que recebeu uma formulação matemática bastante elegante nas equações de Maxwell. Esta lei empírica pode ser entendida como: "variação temporal de campo magnético gera campo elétrico", ou então, a mudança do fluxo magnético através daárea de uma espira faz surgir...