Atividade de Extensão

Projeto 01 Valor 30 pontos Motor elétrico em escala laboratorial Um engenheiro deseja construir em laboratório um pequeno motor elétrico capaz de produzir um torque útil na faixa de 4 10³ Nm a 6 10³ Nm Para isso dispõe de fio de cobre esmaltado uma fonte de corrente contínua de até 2 A e ímãs permanentes de neodímio com campo superficial da ordem de 05 10 T Você deve propor um projeto viável de motor justificando suas escolhas a Faça um esboço ilustrativo mostrando a bobina no campo magnético e indicando as forças e o torque Como essas quantidades mudam quando a bobina gira b Explique com suas palavras a teoria por trás do funcionamento desse motor c Escolha o formato circular retangular e dimensões d Determine o valor do número de espiras e explique o critério adotado e Estime a corrente necessária f Qual a intensidade do campo magnético necessária g O que aconteceria se dobrássemos a corrente Explique com suas palavras Projeto 02 Valor 30 pontos Dimensionamento de um eletroímã para separação de resíduos Em uma planta de reciclagem ímãs são usados para separar materiais ferrosos de outros resíduos O engenheiro precisa projetar um solenoide que gere campo magnético suficiente Você deve propor um projeto viável de eletroímã justificando suas escolhas a Faça um esboço de um eletroímã no formato de um solenoide indicando as correntes elétricas e o campo magnético produzido b Usando a Lei de Ampère obtenha uma expressão para o campo magnético B no interior de um solenoide de comprimento L com N espiras e corrente I c Estabeleça valores de N e I necessários para obter B 02 T em um solenoide de 05 m de comprimento d Seria possível aumentar o campo magnético produzido pelo solenoide sem mudar seu tamanho número de espiras e corrente Se sim como Se não por quê e Discuta limitações práticas aquecimento da bobina consumo de energia saturação do núcleo Projeto 03 Valor 40 pontos Recuperação de energia em veículos elétricos Nos carros elétricos os motores funcionam como geradores durante a frenagem convertendo energia cinética em elétrica Considere um veículo com massa m 1350 kg cuja roda motriz tem raio r 030 m O motor atua como um gerador durante a frenagem Modele o gerador por N espiras efetivas de área A cada uma girando no campo magnético B Você deve propor um projeto viável de gerador justificando suas escolhas a Modele a roda com uma espira ou conjunto de espiras em rotação angular ωt dentro de um campo magnético B b Obtenha a expressão para o fluxo magnético instantâneo c Obtenha a expressão para a fem induzida e discuta como ela depende da velocidade do veículo d Faça um esboço ilustrativo do problema e discuta a física do problema e Faça uma estimativa da potência elétrica recuperada com o carro a 72 kmh e considerando que a resistência total do sistema é de 05 Ω f Discuta limitações práticas eficiência aquecimento controle eletrônico