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Explicação dos princípios básicos dos solenóides Neste artigo vamos ver como funcionam os solenóides, como ver um campo magnético, como criar um eletroíman a partir de um fio, a regra do punho direito, exemplos de solenóides do mundo real e como fazer um solenoide.
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Este é um íman permanente, provavelmente já viu este tipo de ímanes antes, que têm as extremidades marcadas com "N" para o pólo norte e "S" para o pólo sul.
Íman em barra O problema com este tipo de íman é que o campo magnético não pode ser desligado de forma fácil e prática, pelo que, neste caso, o prego permanecerá preso até que o puxemos fisicamente.
O íman atrai o prego Se colocarmos dois destes ímanes juntos, vemos que as extremidades polares iguais se repelem, mas as extremidades polares opostas são atraídas uma pela outra.
Os ímanes opõem-se e atraem os pólos norte e sul como funcionam os solenóides Se colocarmos uma bússola perto do íman, vemos que, à medida que a movemos ao longo do perímetro do íman, a bússola é afetada pelo campo magnético. A face da bússola roda para se alinhar com a extremidade polar oposta do íman e segue as linhas do campo magnético.
Podemos ver estas linhas magnéticas se colocarmos o íman em barra sobre uma folha de cartão branco e depois polvilharmos algumas limalhas de ferro por cima. As limalhas de ferro alinham-se com as linhas do campo magnético para criar este padrão. Estas linhas formam sempre laços fechados e vão de norte a sul, embora o campo não corra ou se mova, é uma linha de força estacionária.
Linhas de campo magnético, como funcionam os solenóides Como já referi, o problema dos ímanes permanentes é que estão sempre ligados e não podem ser desligados ou controlados de forma fácil ou prática. No entanto, podemos controlar um campo eletromagnético e podemos gerá-lo com um fio normal.
Se eu colocar uma bússola perto do fio de cobre, vemos que este não tem qualquer efeito sobre a bússola. No entanto, se eu ligar uma fonte de energia a cada extremidade do fio, vemos que, assim que faço passar uma corrente através do fio, a corrente cria um campo eletromagnético e este altera a direção da bússola.
Campo eletromagnético em fio de cobre O campo eletromagnético está a funcionar num padrão circular à volta do fio.
Se colocarmos algumas bússolas à volta do fio e passarmos uma corrente através dele, vemos que todas apontam para formar um círculo. Se invertermos o sentido da corrente, as bússolas apontam na direção oposta.
Campo eletromagnético de alinhamento da bússola Se agora pegarmos no fio e o enrolarmos numa bobina, podemos intensificar o campo eletromagnético.
Agora, se ligarmos uma fonte de alimentação à bobina e fizermos passar uma corrente através dela, vemos que a bússola será afetada e apontará agora para a extremidade da bobina, tal como aconteceu com o íman permanente. Se movermos a bússola à volta do perímetro da bobina, a bússola rodará para se alinhar com as linhas do campo magnético. Se invertermos a corrente, vemos que os pólos magnéticos também se inverterão.
Alinhamento do campo magnético da bobina Quando a corrente flui através de um fio, cria um campo magnético circular à volta do fio, como vimos há pouco. Mas quando enrolamos o fio numa bobina, cada fio continua a produzir um campo magnético, só que as linhas de campo fundem-se para formar um campo magnético maior e mais forte.
Se fecharmos a mão em punho à volta do solenoide e apontarmos o polegar na direção do fluxo de corrente convencional, ou seja, do positivo para o negativo (na realidade, flui do negativo para o positivo, mas não se preocupe com isso por agora), o polegar aponta para a extremidade nortee a corrente fluirá na direção dos seus dedos.
Bobina do solenoide do punho direito Se ligarmos este pequeno solenoide a uma fonte de alimentação, podemos ver que o pistão pode ser puxado para dentro pelo campo eletromagnético assim que a corrente começa a fluir através da bobina. Se cortarmos a corrente, a mola forçará o pistão a voltar à sua posição original.
Solenoide a funcionar Construir um solenoide básico
Para o núcleo do solenoide, podemos utilizar apenas uma parte de uma caneta Bic de plástico. Derreti as extremidades e achatei-as para ajudar a conter a bobina de cobre.
Para o pistão, utilizarei um prego de ferro e, para garantir que encaixa no centro da caneta, utilizarei apenas uma lima de agulha para garantir um encaixe suave.
Agora precisamos de enrolar a bobina. Vou usar um fio esmaltado de calibre 26 ou 0,4 mm que comprei na Internet. Assim, queremos simplesmente enrolar o fio de cobre o mais apertado possível de uma ponta à outra. Devemos acabar com algo parecido com isto.
Bobina de uma válvula solenoide Depois, é preciso enrolar mais algumas vezes em direcções opostas para o tornar mais forte. 3 ou 4 comprimentos de enrolamento são provavelmente suficientes. Não contei o número de voltas para este, pois estou apenas a fazer um exemplo rápido para si.
Quando estiver completamente enrolado, podemos cortar o fio e libertá-lo do tambor. Depois, basta utilizar uma lixa para remover o esmalte da extremidade, o que nos dará uma melhor ligação eléctrica.
Se o prego de ferro for colocado concentricamente dentro da bobina, mas não totalmente dentro, vemos que o pistão do prego é puxado para dentro pelo campo eletromagnético à medida que a corrente passa. Se colocássemos uma mola na extremidade, ele voltaria à posição original.
Bobina solenoide de fabrico caseiro Se colocarmos o pistão totalmente dentro da bobina e aplicarmos uma corrente eléctrica, o campo magnético deslocará o pistão e poderemos utilizá-lo para exercer uma força de empurrão.
Bobina solenoide inversa de fabrico caseiro 