Instrumento de Ferro Móvel

Este instrumento é uma das formas mais primitivas de instrumentos de medição e relé. Os instrumentos do tipo ferro móvel são principalmente de dois tipos: do tipo atração e do tipo repulsão.
Quando um pedaço de ferro é colocado perto de um ímã, ele será atraído pelo ímã. A força dessa atração depende da intensidade do dito campo magnético. Se o ímã for eletromagnético, a intensidade do campo magnético pode ser facilmente aumentada ou diminuída aumentando ou diminuindo a corrente em sua bobina.
Consequentemente, a força de atração atuando no pedaço de ferro também seria aumentada ou diminuída. Com base nesse simples fenômeno, o instrumento do tipo ferro móvel de atração foi desenvolvido.

Quando dois pedaços de ferro são mantidos lado a lado e um ímã é trazido mais perto deles, os pedaços de ferro se repelirão. Essa força de repulsão é devida aos mesmos polos magnéticos induzidos nos mesmos lados dos pedaços de ferro devido ao campo magnético externo.
Essa força de repulsão aumenta se a intensidade do campo do ímã for aumentada. Como no caso, se o ímã for eletromagnético, a intensidade do campo magnético pode ser facilmente controlada controlando a corrente de entrada para o ímã. Portanto, se a corrente aumenta, a força de repulsão entre os pedaços de ferro aumenta, e se a corrente diminui, a força de repulsão entre eles diminui. Com base nesse fenômeno, o instrumento do tipo ferro móvel de repulsão foi construído.

Construção do Instrumento de Ferro Móvel

A construção básica do instrumento de ferro móvel de atração é ilustrada abaixo
Um disco fino de ferro macio é pivotado excentricamente na frente de uma bobina. Este ferro tende a se mover para dentro, isto é, de um campo magnético mais fraco para um mais forte, quando a corrente flui pela bobina. No instrumento de atração de ferro móvel, anteriormente era usada a regulagem por gravidade, mas agora esse método foi substituído pelo controle por mola em instrumentos relativamente modernos. Ajustando-se o peso de equilíbrio, obtém-se a deflexão nula do ponteiro. A força de amortecimento necessária neste instrumento é fornecida pela fricção do ar. A figura mostra um tipo típico de sistema de amortecimento fornecido no instrumento, onde o amortecimento é alcançado por um pistão móvel em uma seringa de ar.

Teoria do Instrumento de Ferro Móvel de Atração

Suponha que, quando não há corrente através da bobina, o ponteiro está em zero, o ângulo formado pelo eixo do disco de ferro com a linha perpendicular ao campo é φ. Agora, devido à corrente I e à correspondente intensidade do campo magnético, o pedaço de ferro é desviado para um ângulo θ. Agora, a componente de H na direção do eixo do disco de ferro desviado é Hcos{90 – (θ + φ) ou Hsin (θ + φ). A força F atuando no disco para dentro da bobina é, portanto, proporcional a H2sin(θ + φ), portanto, a força também é proporcional a I2sin(θ + φ) para permeabilidade constante. Se esta força estiver atuando no disco a uma distância l do pivô, então o torque de deflexão,


Como l é constante.

Onde, k é constante.
Agora, como o instrumento é controlado pela gravidade, o torque de controle será

Onde, k’ é constante.
Em condições de estado estacionário,

Onde, K é constante.

Apresentação em Vídeo do Instrumento de Ferro Móvel

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