quarta-feira, 30 de novembro de 2011

Explicação do funcionamento do protótipo

Em vista de alguns empecilhos, como aumentar de forma exacerbada a frequência da corrente a ser usada para excitar a bobina e produzir o campo magnético, o grupo se reuniu e, por meio de pesquisas, resolveu mudar a estrutura e adaptar o princípio de funcionamento do fogão de aquecimento indutivo.
O grupo acatou sugestões do professor-orientador para melhorar o trabalho e contornar essas dificuldades.
A foto abaixo ilustra o circuito do protótipo.

O funcionamento do fogão de indução eletromagnética se assemelha ao funcionamento de um transformador de tensão. O transformador é um dispositivo de corrente alternada, constituído por uma peça de ferrite, denominada de núcleo do transformador, ao redor do qual são enroladas duas bobinas. Em uma dessas bobinas é aplicada a tensão que se deseja transformar, ou seja, aumentar ou diminuir. Essa bobina é chamada de bobina primária (enrolamento de fios de cobre). Depois de transformada, a tensão é estabelecida nos terminais da outra bobina, que é denominada bobina secundária.Um transformador funciona do seguinte modo: ao aplicar uma tensão alternada no enrolamento primário surgirá uma corrente, também alternada, que percorrerá todo o enrolamento. Através dessa corrente estabelece-se um campo magnético na peça de aço que reveste o vasilhame de alumínio, onde ficará a água. O campo, por sua vez, é variável e, consequentemente, surge um fluxo magnético que é induzido na bobina secundária. Esse fluxo magnético induz correntes na outra bobina.Esse evento é justificado pela Lei de Faraday, ou lei da indução eletromagnética, é uma lei da física que quantifica a indução eletromagnética, que é o efeito da produção de corrente elétrica em um circuito colocado sob efeito de um campo magnético variável ou por um circuito em movimento em um campo magnético constante.

No caso do fogão, à bobina primária é aplicada uma tensão de 127 V, gerando um campo magnético alternado no núcleo de ferrite. A bobina secundária é constituída por uma peça de aço que reveste um vasilhame de alumínio, material não ferromagnético, mas a seguir será explicado o porquê. Esse campo induzirá correntes no material de aço e a passagem de corrente pelo material dissipará potência elétrica, provocando o efeito de aquecimento nessa peça, ou seja, ocorre o efeito Joule. Para melhor explicar, quando uma corrente elétrica atravessa um material condutor, há produção de calor. Essa produção de calor é devida ao trabalho realizado para transportar as cargas através do material em determinado tempo. Como todo material oferece certa resistência à passagem de corrente, haverá dissipação de energia e aquecimento.
A resistividade do aço é 0,070 ohm.

Por condução, o calor será levado ao recipiente de alumínio, que contém água no seu interior, provocando o aquecimento do líquido. O uso do alumínio se justifica pois ele é um excelente condutor térmico, assim otimiza o aquecimento do líquido em seu interior. A resistividade do alumínio é 0,029 ohm, ou seja, ele é um melhor condutor térmico do que o aço ou ferro, o que otimiza o aquecimento da água e justifica seu uso em detrimento de um material ferromagnético.



REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Tabela de Resistividade de Materiais.
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/almanaque/203-tabela-de-resistividades-de-materiais-.html. Acessado em 30/11/11, as 11 horas

Lei de Faraday.
 http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Faraday-Neumann-Lenz.
Acessado em 30/11/11, as 11:30 horas

Lei de Joule.
 http://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_Joule.
Acessado em 30/11/11, as 12 horas

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