Ano 2022#Eletromagnetismo - Circuito magnetico com histerese e inducao em bobina secundaria#fase2#discursiva

Sobre o tema

Circuitos magnéticos com histerese são fundamentais no estudo de materiais ferromagnéticos, especialmente em aplicações como transformadores e máquinas elétricas. A histerese representa a defasagem entre a densidade de fluxo magnético (B) e o campo magnético (H) ou força magnetomotriz (Fmm), devido à memória magnética do material. Em problemas como o do IME 2022, a curva B versus Fmm é fornecida, permitindo analisar a variação do fluxo magnético no núcleo. A presença de duas bobinas (primária e secundária) permite estudar a indução eletromagnética: a corrente alternada na primária gera fluxo variável, que induz tensão na secundária. Compreender o caminho do fluxo, a relutância do circuito e o efeito da histerese é essencial para prever a forma de onda da tensão induzida e as perdas no núcleo.

Tópicos relacionados

Lei de Faraday e indução eletromagnética
Curva de histerese em materiais ferromagnéticos
Circuito magnético equivalente e relutância
Força magnetomotriz (Fmm) e fluxo magnético
Transformador ideal x real com histerese

Enunciado

A Figura 1 mostra um circuito magnetico formado por um material ferromagnetico de secao reta retangular 2 cm x 20 cm, uma bobina primaria com 1000 espiras e uma bobina secundaria com 200 espiras. A variacao do modulo da densidade de fluxo magnetico (B), em funcao da forca magnetomotriz (Fmm), e mostrada na Figura 2 (grafico linear de 0 a 40 T para Fmm de 0 a 2000 A.esp). O modulo do fluxo magnetico Phi(t) e constante ao longo do material ferromagnetico. A corrente i(t), mostrada na Figura 3, e aplicada a bobina primaria: i cresce linearmente de 0 a 3 A no intervalo t = 0 a t = 3 s, de 3 A cai linearmente para -3 A no intervalo t = 3 s a t = 7 s, e de -3 A volta linearmente para 0 A no intervalo t = 7 s a t = 8 s.

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Perguntas frequentes

O que é histerese magnética?

É a tendência de um material ferromagnético reter um campo magnético mesmo após a remoção da força magnetizante, resultando em um atraso entre B e H. Isso gera perdas de energia na forma de calor.

Como se calcula a tensão induzida em uma bobina secundária?

Pela Lei de Faraday: a força eletromotriz induzida é igual ao negativo da taxa de variação do fluxo magnético concatenado, multiplicada pelo número de espiras (ε = -N dΦ/dt).

Qual a diferença entre força magnetomotriz e campo magnético?

Força magnetomotriz (Fmm) é a capacidade de produzir fluxo magnético, dada por N·i (ampere-espiras). O campo magnético H é a Fmm por unidade de comprimento do circuito magnético.