Solenóide de alta tensão

Escrito por Newton C. Braga
Qua, 30 de Março de 2011 03:34

Publicamos este simples projeto didático experimental em 1997, mas ele é ainda atual, pois pode ser montado com facilidade utilizando-se principalmente componentes de sucata. Sugerimos este projeto para feiras de ciências em aulas de física e eletricidade e também como trabalho escolar.

Na verdade trata-se um projeto é bastante atraente para leitores não muito experientes em montagens mais complexas, pois o material usado é de fácil obtenção e simples de utilizar.
Utilizado numa demonstração, aula ou feira de ciências ele serve para demonstrar diversos princípios importantes da física, princípalmente ligados ao eletromagnetismo e, além disso, também pode ser usado como montagem prática para algumas brincadeiras. Com umpouco de imaginação podemops também encontrar aplicações práticas. Nossa sugestão como brinquedo é a montagem de pequeno "canhão eletromagnético" que pode lançar pequenas balas feitas com feijões a uma distância que depende apenas da habilidade do montador e dos componentes empregados.


COMO FUNCIONA

Lembramos inicialmente que um solenóide nada mais é do que uma bobina que possui um núcleo móvel. Quando uma corrente percorre esta bobina é criado um forte campo magnético que puxa o núcleo para o seu interior se ele estiver parcialmente para fora. Se acoplarmos qualquer dispositivo que deva ser acionado a este núcleo teremos a força necessária a isso.
Nas máquinas de lavar roupas encontramos um solenóide que, quando energizado, puxa uma válvula de passagem que deixa a água escoar.
No nosso caso o solenóide tanto pode ser aproveitado de alguns dispositivos de eletrodomésticos fora de uso como por exemplo de uma máquina de lavar como enrolado pelo próprio montador com fio esmaltado fino.
Para limitar a corrente de modo que o solenóide não apresente problemas de curto-circuito ou super-aquecimento ligamos em série uma lâmpada comum.

MONTAGEM
Na figura 1 temos o diagrama completo do aparelho de demonstração do solenóide.



Na figura 2 temos o aspecto do circuito com pormenores do solenóide.



Para montar o solenóide podemos enrolar de 500 a 2 000 voltas de fio esmaltado de modo a se obter uma força de atração razoável. O parafuso deve deslizar pelo pequeno carretel de papelão usado como forma para a bobina.
Essa bobina é enrolada com fio esmaltado fino que pode ser aproveitado de campainhas, reatores ou transformadores fora de uso desde que não tenham sinais de queimado, o que é percebido pelo forte cheiro ao se abrir a peça.
O núcleo é um parafuso comprido comum.
A lâmpada incandescente com tensão de acordo com a rede de energia pode ter potências de 25 a 40 watts.
S1 é um botão de campainha. Na mesma figura 2 temos o modo de se fazer um pequeno canhão que atirará bolinhas de isopor ou feijões à distância quando o parafuso for puxado para o interior da bobina.
Se o leitor quiser pode tentar aproveitar a bobina de um solenóide retirado de uma máquina de lavar roupas fora de uso ou ainda a bobina de uma campainha ou outro dispositivos em que o núcleo possa ser removido.
Evidentemente a bobina deve ser testada antes, pois se estiver em curto ou aberta ela não servirá para a experiência.

PROVA E USO
Lembre-se que este circuito está ligado diretamente na rede de energia e que portanto você deve evitar o contato com qualquer de suas partes que podem dar choques perigosos. Isole todos os pontos vimos como emendas de fios e pontos de conexão.
Para experimentar o solenóide coloque o parafuso metade dentro da bobina e aperte S1. A lâmpada deve acender com brilho reduzido e o parafuso deve ser puxado para o interior da bobina.
Se a lâmpada não acender e não houver sinal de força puxando o parafuso, verifique as ligações da bobina. O fio esmaltado deve ser raspado no ponto de ligação.
Não deixe o interruptor S1 apertado por muito tempo pois a bobina pode aquecer demais.

O QUE EXPLICAR
O leitor deve procurar informações sobre eletroímãs e solenóides nos livros de física e eletricidade e explicar como estes dispositivos funcionam.
Deve dar exemplos de aplicações destes dispositivos em aparelhos comuns como nas máquinas de lavar roupas e nas fechaduras eletrônicas.
Explique que a força de atração depende da intensidade da corrente e que a lâmpada limita essa corrente. Você pode aumentar a intensidade da corrente se trocar a lâmpada usada por uma de maior potência.
Será interessante preparar um cartaz mostrando de que modo as linhas de força do campo magnético criado pela bobina se espalham e como se concentram no núcleo de modo a puxá-lo.

SUGESTÕES
Um solenóide de fechadura elétrica ou ainda de máquina de lavar tem uma força muito grande e isso pode ser demonstrado se o leitor conseguir um em bom estado. Nestes casos não será preciso usar a lâmpada como limitador de corrente se eles forem especificados para serem ligados diretamente na rede de energia.
Com fio grosso pode-se fazer um solenóide de menor porte que seria alimentado por pilhas comuns grandes. Evidentemente, este solenóide teria uma força menor, dependendo do modo foi feito. A vantagem de um solenóide alimentado por pilhas é a segurança na demonstração.



Lista de Materiais:

X1 - Lâmpada de 25 a 60 watts conforme a rede local
S1 - Interruptor de pressão
X2 - Solenóide - ver texto

Diversos:
Cabo de força, soquete para a lâmpada, fios esmaltados, carretel, solda, etc.


Fonte: [Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]