Motores elétricos (parte 1)

RKA1JV Vamos dizer que temos um campo magnético que está saindo do lado direito da tela e não é só ao longo da tela, na verdade, é tridimensional. Está indo acima da tela, abaixo, mas a direção do campo é a partir da direita para esquerda. Deixe-me apenas desenhar isso, eu não vou desenhar um monte de flechas de vetores, porque isso vai nos tomar muito tempo valioso. Esse é o nosso campo magnético vetorial, aqui embaixo também, se eu pudesse, eu desenharia acima da tela e abaixo de sua tela, mas está vindo da direita para a esquerda. Nesse campo magnético, eu tenho um circuito elétrico, eu não vou desenhar no circuito agora, farei isso em um segundo. Mas vamos dizer que eu tenha, parte do circuito elétrico é uma espira e ela se parece com isso, estou tentando desenhá-la cuidadosamente porque eu acho que um desenho cuidadoso será mais útil do que um desenho feito no esculacho. Portanto, é um laço, você poderia imaginar, pegar um clipe de papel e colocá-lo nessa forma, isso está aceitável, eu acho. Eu tenho uma indo nessa direção, nesse clipe de papel. Esse é o positivo e esse é o negativo, portanto, a corrente está indo assim, a corrente está indo na espira assim, a corrente está saindo dessa ponta, está entrando nessa ponta. Vamos dizer que a espira poderia ser um clipe de papel ou qualquer coisa, mas digamos que ela possa girar e isso é importante. O que vai acontecer? Meu campo magnético está vindo nessa direção, a corrente está descendo aqui, subindo aqui, e qual será a força resultante do campo magnético nesse laço? Vamos testá-la, e acontece que vai ser uma magnitude diferente, em pontos diferentes da corrente, então, aqui e tudo que estamos preocupados agora é com a direção. Talvez um pouco de intuição dos valores. Sabemos que a força do campo magnético é igual a corrente vezes o comprimento do campo magnético. Qual seria a força do campo magnético sobre esse segmento de fio? Poderíamos chamar isso de "L" e esse "L" vai na mesma direção que a corrente, vamos ver. Corrente é apenas um escalar, mas "L" está descendo, o campo magnético está indo para a esquerda, produto vetorial. Eu pego minha mão direita, coloco o meu indicador na direção da corrente ou na direção do "L", porque esse é o primeiro termo do produto vetorial. Esse é o dedo indicador, então, o meu dedo indicador desce porque essa é a direção da corrente. Então, o meu dedo médio, lembre-se, você tem que fazer isso com a mão direita sempre, se você fizer isso com a mão esquerda vai ter o resultado oposto. Agora o meu dedo médio vai na direção do campo, deixe-me apontar o meu dedo médio, meu dedo médio vai na direção do campo. E eu continuo tendo que olhar para minha própria mão. Meus outros dois dedos vão fazer simplesmente o que eles precisam fazer, esse é o meu dedo médio e esse é o meu dedo mindinho. Então, o que o meu polegar vai fazer? O que o meu polegar vai fazer? A minha mão, essa é minha mão e isso é o que a minha mão está fazendo, estou apontando para baixo e a minha palma está apontando para o meu corpo. O que o meu polegar está fazendo? Eu sei que é difícil de ver, esse é o meu dedo médio aqui, então, o meu polegar está do outro lado desse desenho e o meu polegar está apontando para dentro da tela. Tente isso com sua própria mão, o meu polegar está apontando para dentro da tela, então, a direção da força criada pelo campo magnético sobre essa corrente vai ficar para dentro da tela. Deixe-me desenhar isso, então. O vetor de força, eu vou fazer isso nessa cor marrom alaranjada, o vetor de força vai nesse segmento do fio e irá para dentro da tela. Agora, e esse segmento do fio? Pense nisso. Esse segmentos do fio, esse vetor "L" é paralelo ao campo magnético na direção oposta. Quando você pega o produto vetorial, lembre-se, o produto vetorial é o que está multiplicando o módulo dos vetores que são perpendiculares entre si. Mas se esse for o vetor "L" aqui, não há componente do mesmo que seja perpendicular ao campo magnético, então, o campo magnético e a corrente estão no mesmo plano, eles são paralelos, eles não são ortogonais, absolutamente. Não há componentes deles que estejam a 90 graus. Quando você vai pegar o produto vetorial, você vai ver que a força resultante sobre esse segmento do fio é zero. Também sobre esse segmento do fio e esse segmento do fio, porque eles não são, de maneira alguma, perpendiculares. Tudo o que sabemos até agora é que o campo magnético está exercendo uma força descendente sobre esse lado do nosso clipe de papel ou do nosso circuito. Agora, o que acontece com esse lado? A mesma coisa, tire o produto vetorial, se esse é o nosso "L", "L" vetorial "B", portanto, pegue o seu dedo indicador na direção, assim, o dedo indicador vai assim. Seu dedo médio irá na direção do campo, então, seu dedo médio vai se parecer com alguma coisa assim, seus outros dois dedos vão ficar assim. E o que o seu polegar vai fazer? Essa tem que ser a sua mão direita para funcionar, seu polegar vai apontar para cima, isso é o calcanhar de seu polegar. Mas seu polegar, essencialmente, está apontando para fora da página, o dedo médio na direção da corrente ou na direção do nosso comprimento. Desculpe, o dedo indicador na direção da corrente, dedo médio na direção do campo, o polegar aponta para fora da página. Faça isso com sua própria mão direita e você verá que a força resultante do campo magnético nesse segmento do fio vai estar para fora da tela. O que vai acontecer? Supondo que esse circuito pode girar, o que vai acontecer? Desse lado existe uma força descendente, desse lado existe uma força ascendente, o campo magnético está, na verdade, exercendo um torque nesse fio. Se você viu essa pequena linha pontilhada como o nosso eixo de rotação, a bobina toda, na verdade, vai girar em torno dessa linha, portanto, existe alguma força aqui ao longo dessa linha inteira sendo aplicada para baixo. Na verdade, é perpendicular ao nosso braço da força, se você se lembra o que tínhamos aprendido sobre torque. Ele vai exercer toda essa força, essa força vezes a distância será o torque aplicado nesse lado, então, também existe um torque, é realmente o mesmo sinal na mesma direção porque aqui do outro lado do braço, ele está empurrando para cima. Eles não vão se cancelar, ambos vão reforçar e toda essa bobina vai girar nessa direção, aqui ela vai se mover para baixo, para dentro de sua tela de vídeo. Agora, o que acontece? Eu vou tentar não ficar sem tempo também. Ela vai começar a girar, assim, o lado esquerdo vai abaixo da página, o lado direito vai estar acima da página, eu quero desenhar um pouco de perspectiva. Por isso eu estou desenhando isso maior, talvez se pareça com isso, talvez o meu circuito comece a se parecer com isso. Eu vou redesenhar o meu eixo de rotação. Esse aqui é o meu eixo de rotação. Sobre a maneira que eu desenhei essa parte, o eixo de rotação ainda está no plano no nosso vídeo, mas essa parte da bobina está, você poderia imaginá-la pulando para fora, ela está pulando para fora de sua tela, essa parte está entrando na sua tela. E a corrente ainda está indo na mesma direção, a corrente está indo nessa direção ali. Usando a mesma regra da mão direita, nesse lado do fio, o campo magnético vai exercer uma força resultante para baixo. Mas o torque, na verdade, será menos, porque a nossa distância braço de momento vai ser igual, eu quero desenhar isso com um pouco de perspectiva. Ela vai ficar parecida com alguma coisa assim, irá para a esquerda e atrás da página, enquanto o torque ainda está dentro da página e assim você realmente pegaria o componente do torque que é perpendicular. Existe algum componente do torque que é realmente perpendicular, você pode imaginar que o torque diminui, mesmo que a força magnética seja a mesma, o componente dessa força, que é perpendicular ao seu braço de momento, essa diminui. Ainda vai existir algum torque que vai girar para baixo nessa direção. Desculpe, sabe de uma coisa? Eu desenhei isso aqui errado, nós estamos empurrando para cima no lado direito, estamos empurrando para baixo no lado esquerdo. A direção vai ser igual a essa, empurrando para cima no lado direito e para baixo no lado esquerdo, você ainda fará a mesma coisa aqui, você vai empurrar para cima aqui, você vai empurrar para cima, diretamente para fora das página. Mas isso não é completamente perpendicular ao braço de momento. O componente que está perpendicular, que está realmente criando um torque rotacional, esse vai ser um pouco menos, então, a bobina vai continuar girando com um torque menor. Em determinado ponto, você vai olhar para ela de frente, então eu só posso desenhá-la como uma linha reta, você pode imaginar. Esse braço está no topo e esse braço está atrás dela. Nesse ponto, o que vai acontecer? Toda a força magnética sobre esse braço superior vai pular para cima, vai pular para cima para fora da página, mas não vai fornecer nenhum torque, porque não está mais perpendicular ao seu braço de momento. Da mesma forma, na parte inferior atrás disso, se você puder visualizar isso, ela estaria exercendo uma força resultante para baixo, e isso também não vai ser útil. Talvez eles tenham algum momento angular. Assim, o fio ainda vai girar, mas, quando ele ainda gira, o que vai acontecer? Aqui, eu vou deixar você com um pequeno enigma. Na verdade, eu não quero ultrapassar o limite do YouTube, então, eu vou continuar isso no próximo vídeo e vou lhe mostrar o enigma. Vejo você em breve!