Como acontece a levitação magnética em corrente alternada?

4 de junho, 2013 às 10:38 | Postado em Corrente contínua e alternada, Eletromagnetismo

Prof. Lang
Eu vi um vídeo mostrado pelo meu professor de eletricidade e fiquei com dúvidas sobre como funciona.
http://www.youtube.com/watch?v=txmKr69jGBk
Eles mostram duas bobinas (1:38) se repelindo quando a corrente em uma delas aumenta. Mas depois, se a bobina estiver com corrente alternada, a corrente na primeira diminui e então se atrai. Como pode então aquela chapa de alumínio levitar pois a cada repulsão se segue uma atração e na média deveria o efeito ficar nulo!
Outra coisa que me deixou questionado é que a frequência da bobina é 900 Hz. Porque será que utilizam uma frequência como esta e não a da rede que é 50 ou 60 Hz?
Eu perguntei pro professor e ele não soube me dizer.
Aguardo que o senhor tenha tempo para me responder.
Atenciosamente

Teus questionamentos são MUITO importantes e a maioria das pessoas que assistem um vídeo como esse sequer fazem uma reflexão como a tua.

Entretanto a explicação NÃO pode ser dada em um “apanar de mãos” como fazem no vídeo.

Para começar este vídeo tem relação não apenas com Faraday (mencionado no vídeo) mas também com o engenheiro inglês Elihu Thomson (1853-1937) que sequer foi mencionado no vídeo e ao qual se deve o invento de uma engenhoca semelhante a do vídeo, mais conhecida como ANEL DE THOMSON ou ANEL SALTANTE, sobre o qual publicamos um artigo explicativo. No nosso artigo  –  ResearchGate – encontrarás as explicações mais detalhadas do que darei a seguir.

Então vamos começar analisando as duas bobinas (a 1min38s no vídeo) mas supondo que a primeira bobina (a de cima) esteja alimentada com corrente alternada.

Se a segunda bobina (a inferior no esquema apresentado a partir de 1min38s no vídeo) for pensada como um circuito puramente resistivo, a corrente na segunda bobina estaria em fase com fem induzida sobre ela e a fem induzida, porque depende da TAXA DE VARIAÇÃO do fluxo magnético no tempo (e este da corrente indutora), estaria defasada (atrasada) de 1/4 de ciclo (90 graus) em relação à corrente primária. Daí, a cada ciclo da corrente primária, ocorreria, como bem apontaste repulsão seguida de atração e o EFEITO MÉDIO seria nulo, ou seja NÃO ocorreria a levitação. 

Entretanto a segunda bobina também possui AUTOINDUTÂNCIA.

A autoindutância funciona como uma “inércia” da segunda bobina, atrasando mais ainda a corrente na segunda bobina. Portanto o atraso da corrente secundária em relação à primária, que já era de 1/4 de ciclo (90 graus), em consequência da autoindutância aumenta para mais do que isto e menos do que 1/2 ciclo (180 graus), tendendo para 1/2 ciclo quando a autoindutância da bobina, ou melhor, a sua reatância indutiva cresce em relação à sua resistência elétrica.

Sendo a defasagem das duas correntes maior do que 1/4 de ciclo, ao longo de um ciclo completo haverá preponderância da repulsão sobre a atração, resultando em um EFEITO MÉDIO REPULSIVO, ocorrendo então a levitação que acontece com a chapa (que é a segunda “bobina”). E quanto maior a defasagem entre a corrente primária e secundária, maior será o EFEITO MÉDIO REPULSIVO. Tudo isto está mostrado com gráficos no nosso artigo.

Usualmente fazemos a levitação do ANEL DE THOMSON em 60 Hz (veja a abaixo que consta em nosso artigo) mas tal não acontece com uma chapa de alumínio no lugar do anel pois a reatância indutiva da chapa é pequena comparada com sua resistência elétrica, acarretando um EFEITO MÉDIO REPULSIVO pequeno. A forma de aumentar a reatância indutiva, que DEPENDE DA FREQUÊNCIA de alimentação, é aumentar a frequência então. Por isso os 900 Hz e não apenas 60 Hz! E para que a força repulsiva seja grande, também tem que ser grande a corrente (800 A).

Outras questões sobre corrente alternada:

Motor elétrico de indução

Experiências de Nikola Tesla

Tensão alternada: qual a razão?

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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