IA 25.1 - Desenvolvimento dos motores elétricos de corrente contínua - Prof. Sinésio Gomes

O pioneirismo conceitual de Ányos Jedlik (fim da década de 1820): O inventor húngaro desenvolveu um dispositivo que já continha os elementos fundamentais de uma máquina elétrica moderna (estator, rotor, enrolamentos de eletroímãs e comutador).  O fato de não utilizar ímãs permanentes antecipou o princípio da autoexcitação, embora a falta de publicação imediata tenha limitado seu impacto na engenharia da época. O "autorrotor eletromagnético" de Ányos Jedlik já reunia rotor, estator, eletroímãs e comutador no fim da década de 1820. Jedlik divulgou seu trabalho muitos anos depois, e a data exata da construção permanece incerta. Nesse aparelho, até o campo que movia o rotor vinha de eletroímãs, sem ímãs permanentes.
A demonstração de William Sturgeon (1832–1833): Sturgeon foi essencial para popularizar o eletroímã e apresentar publicamente mecanismos rotativos funcionais na Inglaterra, servindo de ponte entre os experimentos de laboratório de Michael Faraday e as tentativas de construir motores práticos.
William Sturgeon mostrou publicamente um dispositivo elétrico rotativo em 1833, possivelmente construído no ano anterior. A data de sua construção é incerta, assim como a alegação de que Sturgeon teria inventado o motor CC com comutador.

Mais tarde, Thomas Davenport e Emily Davenport construíram um motor CC com a colaboração de Orange Smalley. Emily anotava os experimentos e sugeriu usar mercúrio como contato elétrico no primeiro motor com comutação. Em julho de 1834, os três conseguiram fazer um modelo girar por si mesmo. Thomas recebeu a patente norte-americana n.º 132 em 1837. Em 1840, um de seus motores acionou a impressora de um pequeno jornal. As pilhas custavam caro e faltava dinheiro para desenvolver a invenção. Em 1842, Thomas voltou a trabalhar como ferreiro.

© Direitos de autor. 2004: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/09/2025

IA 24 - A lei de Biot-Savart - Prof. Sinésio Gomes

No início da década de 1800,  Jean-Baptiste Biot estudou a polarização da luz passando através de soluções químicas, bem como as relações entre a corrente elétrica e o magnetismo. 

A lei de Biot-Savart, que descreve o campo magnético gerado por uma corrente estacionário, leva esse nome devido à sua colaboração com Félix Savart. Esta é uma lei do Eletromagnetismo capaz de prever a intensidade e orientação (direção e sentido) de um campo magnético produzido por uma corrente elétrica. Ela foi formulada pelo físico, matemático e astrônomo Jean-Baptiste Biot e o físico e matemático Félix Savart.

A lei de Biot-Savart nos dá uma expressão matemática para o cálculo do campo magnético em um ponto do espaço em relação à corrente elétrica que o produz. De acordo com a lei de Biot-Savart, o campo magnético apresenta as seguintes propriedades:

• O campo magnético é inversamente proporcional ao quadrado da distância até o fio e diretamente proporcional à corrente elétrica e ao comprimento do fio.
• O vetor campo magnético é perpendicular ao vetor comprimento (local por onde a corrente elétrica atravessa) e ao vetor posição (local onde o campo magnético pode ser determinado).
• O campo magnético produzido por uma corrente elétrica estacionária, aquela que não varia com o tempo, é estático.

Lei de Biot-Savart para um fio percorrido por uma corrente elétrica: B = μ₀ . i / 2 π . r . Onde: μ₀ é a permeabilidade magnética do vácuo igual a μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Tm/A; I é a corrente elétrica constante que atravessa o fio e r é a distância entre o fio condutor e o ponto onde se quer saber o valor do campo magnético.

Biot foi o primeiro a descobrir a única propriedade óptica da mica, e portanto, a biotita, um mineral baseados de mica, recebe esse nome em homenagem a ele. 

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IA 23.3 - A indução eletromagnética de Heinrich Lenz - Prof. Sinésio Gomes

 A lei de Faraday-Neumann-Lenz, ou lei da indução de Faraday, ou simplesmente, lei da indução eletromagnética, é uma das equações básicas do eletromagnetismo. Ela prevê como um campo magnético interage com um circuito elétrico para produzir uma força eletromotriz — um fenômeno chamado de indução eletromagnética. É a base do funcionamento de transformadores, alternadores, dínamos, indutores, e muitos tipos de motores elétricos, geradores e solenoides.

Atribui-se a Michael Faraday a descoberta da indução eletromagnética e, por conseguinte, o nome da lei relativa a esse fenômeno. Este foi comprovado experimentalmente por Faraday diversas vezes, apesar de sua explicação limitar-se ao conceito de linhas de força. A primeira formulação matemática da lei de Faraday foi feita por Franz Ernst Neumann em 1845. Nela, a força eletromotriz produzida em um circuito, pela indução, era expressa pelo negativo da derivada do fluxo magnético com o tempo através da área delimitada por esse circuito. O sinal negativo diz respeito ao sentido da FEM – e, por conseguinte, da corrente elétrica – e pode ser expressa formalmente por meio da chamada Lei de Lenz, desenvolvida por Heinrich Lenz em 1834, que integra o corolário da lei de Faraday.

Suas aplicações são inúmeras; na prática, quase todos os equipamentos eletroeletrônicos utilizam o fenômeno da indução, seja para produzir uma corrente contínua, como nos dínamos, ou uma corrente alternada, como nos geradores, transformadores, alternadores e indutores, todos por meio da variação no campo magnético.

Segundo a Literatura, Lenz também formulou o efeito Joule em 1842, o qual expressa a relação entre o calor gerado pela corrente elétrica que percorre um condutor em determinado tempo, de forma independente das experiências e conclusões alcançadas a esse respeito por James Prescott Joule, cientista britânico homenageado pela descoberta do efeito.

A equação de Maxwell–Faraday é uma generalização da lei de Faraday, e compõe uma das equações de Maxwell. Ela descreve como a variação de um campo magnético no tempo através de um circuito em repouso produz um campo elétrico não-eletrostático que, por sua vez, produz uma corrente elétrica no circuito. O movimento relativo entre um imã e o condutor e a produção, ou não, de um campo elétrico nessa experiência levaram a uma aparente dicotomia, exercendo, por sua vez, papel fundamental no desenvolvimento da relatividade restrita por Albert Einstein em 1905.

IA 23.2 - A indução eletromagnética de Michael Faraday - Prof. Sinésio Gomes

Michael Faraday foi o próximo descobridor elétrica importante. Ele rapidamente seguiu o trabalho de Oersted, utilizando grandes rolos de arame para fazer eletroímãs poderosos. Com estes Faraday foi capaz de fazer o primeiro motor elétrico simples. As forças que atuam entre duas bobinas de fio, um fixo e um móvel, faria a um móvel girar. Em seguida, ele ocorreu vários cientistas que, se uma corrente elétrica pode produzir um efeito magnético, o reverso deve acontecer, e um íma pode ser usado para fazer uma corrente. Durante dez anos Faraday olhou para este efeito, até que finalmente ele conseguiu mostrar como uma corrente mudando em um fio pode produzir uma corrente em um fio vizinho. Este efeito é conhecida conhecida como a indução eletromagnética. A descoberta de Faraday levou diretamente para o dínamo, ou princípio gerador - quando uma bobina de fio é feito para rodar em um campo magnético de uma corrente é gerado no fio.

Deve-se a Faraday, a criação e divulgação de vocábulos, como aníon, cátion, íon, etc. Filho de um modesto ferreiro, aos 14 anos Michael Faraday foi trabalhar como aprendiz numa loja de encadernação. Nessa época, sua instrução limitava-se aos rudimentos da aritmética e a algumas noções elementares de linguagem. Familiarizando-se com os livros, Faraday passou a interessar-se pela leitura das obras científicas, particularmente as de química. Sua paixão pela nova ciência levou-o a assistir às conferências do químico Humphry Davy, na Royal Institution o qual, anos depois, convidou-o para ser seu assistente.

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IA 23.1 - Indução eletromagnética de Joseph Henry - Prof. Sinésio Gomes

Em 1830, Joseph Henry, enquanto construía eletroímãs, descobriu o fenômeno eletromagnético chamado indução eletromagnética ou auto indutância e a indutância mútua. A Henry também é creditada a invenção do motor elétrico, embora mais uma vez não tenha sido o primeiro a registrar a patente. Seus estudos acerca do relê eletromagnético foram a base do telégrafo elétrico, inventado por Morse e Wheatstone. Mais tarde provou que as correntes podem ser induzidas à distância, magnetizando uma agulha com a ajuda de um relâmpago a 13 quilômetros de distância.

Após a sua morte, a unidade de indutância ou resistência indutiva no Sistema Internacional (SI), foi batizada de henry, em reconhecimento do seu trabalho.

 

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