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Eletrotcnica Naval - ETRCIRCUITOS MAGNTICOSProcesso de formao de fluxo magntico em materiais ferromagnticos:

Ferromagnetismo;

Curva de magnetizao;

Saturao;

Histerese.

ETR 1.2.00Aula: 1.2

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Eletrotcnica Naval - ETRAula: 1.2 Circuitos Magnticos

ETR 1.2.01Materiais magnticos:

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ETR 1.2.02Magnetizao:

Um tomo pode ser modelado como ocupando um volume elementar, cbico (dV). Neste caso, o movimento dos eltrons corresponderia a uma corrente i percorrendo uma espira quadrada.Vrios tomos alinhados equivalem a um solenide com um nmero de espiras correspondente ao de tomos.

A intensidade magntica produzida internamente pelos tomos da estrutura cristalina denominada magnetizao.

Vrios desses solenides agrupados, que na verdade so estruturas de bilhes de tomos pertencentes a uma mesma estrutura cristalina, alinhados e produzindo um campo magntico resultante so chamados de domnios magnticos.

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ETR 1.2.03Magnetizao:Densidade de saturao: o valor mximo terico de densidade magntica que pode ser obtido em um material. Existe internamente na amostra, mesmo que no esteja magnetizada.Magnetizao:Quando uma amostra de ferro solidifica aps um processo siderrgico, no se estabelece uma homogeneidade na sua estrutura microscpica.A tendncia de que os domnios magnticos da estrutura cristalina fechem circuitos magnticos entre si, ligando-se em seqncia seus campos magnticos.Em decorrncia disso, as linhas de fluxo se fecham internamente, no havendo praticamente nenhum fluxo magntico no meio exterior.Nessa situao, diz-se que a amostra est desmagnetizada.

Campos magnticos dos domnos magnticos alinhados, formando circuito magntico fechado.

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ETR 1.2.04Magnetizao:

O efeito provocado por um campo magntico externo sobre a amostra ser intensificar os campos magnticos dos domnios internos que esto alinhados com o campo externo, bem como provocar o alinhamento de outros, o que faz com as linhas de fluxo no se fechem internamente.Nesta situao, diz-se que a amostra est magnetizada ou imantada.Dependendo da intensidade do campo externo, pode ocorrer o alinhamento de todos os campos dos domnios da amostra

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ETR 1.2.05Curva de Magnetizao e Curva de Saturao:

A curva de magnetizao possibilita compreender a formao de um campo magntico em um determinado circuito magntico.

O circuito magntico que melhor se presta a esta anlise o toroide, porque todo o fluxo produzido fica confinado em seu interior, o que permite uma anlise bem definida da relao entre a intensidade magntica (H) e a densidade de fluxo (B).

A variao do fluxo obtida controlando-se a corrente.

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ETR 1.2.06Curva de Magnetizao e Curva de Saturao:

A curva mostra que, medida que a corrente aumenta, a intensidade H tambm aumenta e a densidade de fluxo acompanha linearmente, evidenciando que a relao B / H = 0 constante.Portanto, a curva de magnetizao do ar uma reta quase horizontal (pois o coeficiente angular 0 muito pequeno).

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ETR 1.2.07Curva de Magnetizao e Curva de Saturao:

A curva de saturao obtida com o fluxo = B.A no eixo das ordenadas e com o produto N.i = H.l no eixo das abscissas.Mostra uma caracterstica do circuito magntico .

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ETR 1.2.08Curva de Magnetizao e Curva de Saturao:

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ETR 1.2.09Curva de Magnetizao e Curva de Saturao:Na curva de magnetizao de um material ferromagntico (diz-se curva de magnetizao do ferro) possvel observar que para valores muito baixos de H o fluxo tambm baixo, evidenciando que os tomos dos domnios precisam de uma intensidade magntica mnima para se orientarem. Isto tambm evidencia que, nestes intervalos, a permeabilidade tambm no muito alta.Uma vez iniciada a orientao dos domnios, pequenos aumentos de H provocam grandes aumentos de densidade de fluxo B. Logo, a permeabilidade j bem maior.

Quando se aproxima da saturao, a permeabilidade do material ferromagntico se aproxima da permeabilidade do vcuo.

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ETR 1.2.10Histerese:Se a corrente reduzida a zero em um circuito magntico, ou seja, se a intensidade magntica H aplicada ao circuito retirada, o material ferromagntico pode continuar apresentando um fluxo magntico no seu interior.Dependendo do sistema analisado (um toroide, uma pequena barra de ferro, um parafuso ou limalha), um campo magntico residual, de maior ou de menor intensidade, vai permanecer. Este fenmeno denominado histerese.Quando a intensidade magntica reduzida a zero, parte dos domnios magnticos permanecem orientados, o que provoca a histerese, ou seja, a manuteno de um campo no interior da amostra.Este fluxo residual denominado remanncia e depende da intensidade magntica aplicada, do material ferromagntico e do tratamento (metalrgico) que lhe foi aplicado.O material passa a ser considerado magnetizado e se comporta como um m.

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ETR 1.2.11Histerese:

A curva verde mostra o aumento de H at que o circuito magntico chegue saturao.A curva vermelha mostra a retirada de H (a corrente cortada).Para H = 0 (i = 0) h fluxo magntico no circuito: a remanncia.Invertendo-se o sentido de i, o valor de H tambm torna-se negativo (mesmo sentido de i).O valor (negativo) de H que torna B nulo (anulando a remanncia) a fora coercitiva.

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ETR 1.2.12Histerese:

Diminuindo-se ainda mais o valor de H a um valor inferior da fora coercitiva, ou seja, aumentando-se no sentido contrrio ao inicial (no sentido negativo), o circuito se magnetizar novamente, neste mesmo sentido, at nova saturao.

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ETR 1.2.13Histerese:

Retirando-se novamente a intensidade H, se estabelecer um novo fluxo residual, ou seja, nova remanncia, dessa vez no sentido negativo.

Para se anular o fluxo residual, deve-se aumentar ainda mais o valor da intensidade H, no sentido positivo, at alcanar novo valor de fora coercitiva.

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ETR 1.2.14Histerese:

Se o valor de H continuar a ser incrementado, o circuito ser magnetizado at ocorrer nova saturao.Uma vez iniciado o processo de magnetizao a curva apresentar dificuldade de retornar origem, devido histerese do material.A curva assim obtida denominada lao de histerese.O lao de histerese permite classificar os materiais ferromagnticos em duros ou moles, quanto maior ou menor capacidade de reter o campo magntico.As repercusses desse fenmeno em sistemas navais so referentes s contra-medidas a armas de deteco por campo magntico.Navios de combate apresentam o casco de material ferromagntico e devem ser equipados com sistemas de desmagnetizao, para no serem vulnerveis a minas magnticas.