Principio de funcionamento

Um campo magnético é o responsável pelas forças magnéticas que atuam em uma carga em movimento.

Cada ponto de um campo magnético é caracterizadopor um vetor denominado vetor indução elétrica ou vetor campo magnético, sempre tangente às linhas de campo e no mesmo sentido delas.

No caso de um condutor percorrido por corrente elétrica e submetido à presença de um campo magnético, também teremos a ação de uma força magnética, já que a corrente representa um movimento ordenado de cargas elétricas.

Essa força será caracterizada por direção e sentido.

A força magnética que age no fio condutor percorrido por uma corrente elétrica terá direção perpendicular ao plano que contém o fio considerado e ao campo magnético. Nesse caso, o sentido é dado pela regra da mão esquerda de Fleming, com a observação de que o dedo médio indicará o sentido convencional da corrente (lembrando que o sentido da força depende do sentido da corrente)

Esse é o tipo de força que temos no motor elétrico:

Sempre que uma corrente elétrica percorre um condutor, um campo magnético é gerado ao redor do mesmo. Os princípios do magnetismo são uma parte importante da eletricidade, pois além dos motores, eletroímãs são utilizados em vários componentes elétricos.

Em um motor, há um elemento giratório chamado rotor. O rotor gira porque os fios e o campo magnético são arranjados de modo que um torque seja desenvolvido sobre a linha central do rotor.

Em um motor elétrico, a parte giratória é chamada de rotor, e a parte estacionária é chamada de estator .

O campo magnético é resultado do movimento de cargas elétricas, ou seja, é resultado de corrente elétrica. O campo magnético resulta em uma força eletromagnéticaquando associada a ímãs.

A variação do fluxo magnético resulta em um campo elétrico (fenômeno conhecido por indução eletromagnética, mecanismo utilizado em geradores elétricos, motores e transformadores de tensão). Semelhantemente, a variação de um campo elétrico gera um campo magnético. Devido a essa interdependência entre campo elétrico e campo magnético, faz sentido falar em uma única entidade chamada campo eletromagnético.

Eletroímã

Uma bobina de fio condutor, percorrida por uma corrente elétrica age como um ímã. Os laços individuais da bobina agem como pequenos ímãs. Os campos individuais se somam formando o campo principal. A força do campo pode ser aumentada adicionando mais voltas à bobina ou ainda, se ainda se aumentarmos a corrente que circula pela mesma.

O rotor do motor precisa de um torque para iniciar o seu giro. Este torque é produzido por forças magnéticas desenvolvidas entre os pólos magnéticos do rotor e do estator.

Forças de atração e de repulsão, desenvolvidas entre estator e rotor, 'puxam' ou 'empurram' os pólos móveis do rotor, produzindo torques, que fazem o rotor girar mais e mais rapidamente, até que os atritos ou cargas ligadas ao eixo reduzam o torque resultante ao valor 'zero'. Após esse ponto, o rotor passa a girar com velocidade angular constante.

Uma vez que as correntes elétricas produzem campo magnéticos, essa bobina se comporta como um ímã permanente (com seus pólos N (norte) e S (sul) como mostrados na figura).

Como os pólos opostos se atraem, a bobina experimenta um torque que age no sentido de girar a bobina 'para a esquerda'. A bobina sofre aceleração angular e continua seu giro para a esquerda. Esse torque continua até que os pólos da bobina alcance os pólos opostos dos ímãs fixos (estator). Nessa situação (c) -- a bobina girou de 90^o -- não há torque algum, uma vez que os braços de alavanca são nulos (a direção das forças passa pelo centro de rotação); o rotor está em equilíbrio estável (força resultante nula e torque resultante nulo). Esse é o instante adequado para inverter o sentido da corrente na bobina. Agora os pólos de mesmo nome estão muito próximos e a força de repulsão é intensa.

Como a bobina já apresenta um momento angular 'para a esquerda', ela continua girando 'para a esquerda' (algo como uma 'inércia de rotação') e o novo torque (agora propiciado por forças de repulsão), como em (d), colabora para a manutenção e aceleração do movimento de rotação.

Mas, mesmo após a bobina ter sido girada de 180^o -- não ilustrada na figura --, o movimento continua, a bobina chega na 'vertical' -- giro de 270^o --, o torque novamente se anula, a corrente novamente inverte seu sentido, novo torque e a bobina chega novamente á situação (a) -- giro de 360^o --. E o ciclo se repete.