Princípio de Funcionamento do Gerador Elétrico

Quando um condutor se move em um campo magnético, uma f.e.m. é induzida no condutor. Este é o único princípio sobre o qual cada e todo gerador elétrico rotativo funciona (como os geradores portáteis).

De acordo com a lei de Faraday da indução eletromagnética, quando um condutor se liga a um fluxo variável, terá uma f.e.m. induzida nele. O valor da f.e.m. induzida no condutor depende da taxa de variação do enlace de fluxo com o condutor. A direção da f.e.m. induzida no condutor pode ser determinada pela Regra da Mão Direita de Fleming. Esta regra afirma que, na sua mão direita, se estender o polegar, o primeiro dedo e o segundo dedo perpendicularmente uns aos outros, e se alinhar o polegar da mão direita na direção do movimento do condutor no campo magnético, e o primeiro dedo na direção do campo magnético, então o segundo dedo indica a direção da f.e.m. no condutor.

Agora, mostraremos como a eletricidade é produzida quando rotacionamos um único laço de um condutor em um campo magnético.

Durante a rotação, quando um lado do laço se posiciona na frente do polo norte magnético, o movimento instantâneo do condutor será para cima, portanto, de acordo com a Regra da Mão Direita de Fleming, a f.e.m. induzida terá direção para dentro.

Ao mesmo tempo, o outro lado do laço se posiciona na frente do polo sul magnético, o movimento instantâneo do condutor será para baixo, portanto, de acordo com a Regra da Mão Direita de Fleming, a f.e.m. induzida terá direção para fora.

Durante a rotação, cada lado do laço passa alternadamente pelos polos norte e sul magnéticos. Novamente, nas imagens, quando qualquer dos lados do enrolamento (condutores) passa pelo polo norte, o movimento do condutor será para cima, e quando passa pelo polo sul, o movimento do condutor será para baixo. Portanto, a f.e.m. induzida no laço altera continuamente sua direção. Este é o modelo conceitual mais básico de um gerador elétrico. Também chamamos isso de gerador elétrico de um único laço. Podemos coletar a f.e.m. induzida no laço de duas maneiras diferentes.

Vamos conectar anéis deslizantes a ambas as extremidades do laço. Podemos conectar uma carga ao laço através das escovas que repousam nos anéis deslizantes, conforme mostrado. Neste caso, a eletricidade alternada produzida no laço chega à carga. Este é um gerador elétrico AC.

Também podemos coletar a eletricidade produzida no laço rotativo através de um coletor e arranjo de escova, conforme mostrado na imagem animada abaixo. Neste caso, a eletricidade produzida no laço (aqui, o laço rotativo do gerador de um único laço também pode ser referido como armadura) é retificada através do coletor e a carga recebe energia DC. Este é o modelo conceitual mais básico de um gerador DC.

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