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Correntes de Foucault

Correntes de Foucault

Correntes de Foucault são as correntes induzidas em massas de metais condutores que são imersas em um campo magnético variável ou que, em movimento, através de um campo magnético constante ou variável. Em qualquer caso, é a variação do fluxo magnético que gera essas correntes. O fenômeno foi descoberto pelo físico francês Jean Bernard Léon Foucault em 1851.

Em alta freqüência: usando núcleos com materiais magnéticos que tenham baixa condutividade elétrica (como ferrita).

Correntes de Foucault criam perdas de energia através do efeito Joule. Mais especificamente, essas correntes transformam formas úteis de energia, como a cinética, em calor indesejado, de modo que geralmente é um efeito inútil, se não prejudicial. Ao mesmo tempo, reduzem a eficiência de muitos dispositivos que usam campos magnéticos variáveis, como transformadores de núcleo de ferro e motores elétricos. Essas perdas podem ser minimizadas consideravelmente.

Descrição do fenómeno das correntes de Foucault

Correntes de Foucault são causadas pelo movimento (ou variação) do campo magnético que passa por um condutor. O movimento relativo gera a circulação de elétrons, isto é, a corrente, no condutor, de acordo com a lei de Faraday. Esses elétrons, movendo-se em vórtices, por sua vez, geram um campo magnético na direção oposta à variação do campo magnético aplicado (ver a lei de Lenz). O fenômeno é acentuado:

  • com o aumento do campo magnético aplicado (se é sinusoidal com o quadrado da amplitude)
  • Com o aumento da condutividade do condutor atravessado pelo campo magnético.
  • Com uma velocidade relativa crescente entre o campo magnético e o condutor.
  • se o campo magnético é periodicamente variável com o aumento da sua frequência (se é sinusoidal com uma lei proporcional ao quadrado da frequência)

Neste caso, quanto maior a intensidade das correntes de vórtice que se desenvolvem e mais forte é o campo magnético que elas geram (e se opõem ao campo magnético original).

A corrente que se desenvolve no condutor tem uma forma rotativa porque os elétrons estão sujeitos à Força de Lorentz, que é perpendicular à direção dos elétrons em movimento. Portanto, eles giram para a direita ou para a esquerda, dependendo da direção do campo aplicado e da variação do campo aumentando ou diminuindo. A resistividade do condutor amortece essas correntes.

Correntes de Foucault geram perdas de energia quando o condutor é aquecido (efeito Joule). Este fenômeno em muitas aplicações é negativo porque esta geração de calor não tem efeito útil. Por exemplo, uma diminuição na eficiência é determinada em transformadores e motores elétricos.

Essas perdas podem ser atenuadas escolhendo um núcleo magnético que tenha baixa condutividade (por exemplo: ferrite, aço silício) ou subdividindo o núcleo magnético em camadas finas, isoladas eletricamente (laminação). Desta forma, os elétrons não podem cruzar a camada isolante entre as laminações e a área delimitada por seu caminho é reduzida.

Assim, quanto maior o número de laminações por unidade de área, paralelamente ao campo magnético aplicado, maior a redução das correntes dispersas. As perdas atuais de parasitas nem sempre são um fenômeno indesejado.

Aplicações correntes de Foucault

  • O freio magnético utilizado em comboios e atracções para parques de diversão. No primeiro caso, durante a travagem, um campo de roda de metal magnético é aplicado por um electroíman que gera correntes de fuga na roda. Estas correntes são a resistência a fluir através do metal gerar calor e este atrito aumenta, permitindo a travagem mais intensa com menos possibilidade de derrapagem das rodas sobre os trilhos. No segundo caso, ímans permanentes são utilizados, através do qual passa uma lâmina de um bom condutor de metal (cobre ou alumínio).
  • Reciclagem de resíduos: é usada para separar as latas de alumínio, induzindo um campo magnético nelas.
  • Supercondutores. Supercondutores geram correntes sem perdas. As correntes de espalhamento produzidas são iguais e opostas ao campo magnético externo, portanto são nulas, permitindo a levitação magnética.
  • Ensaios estruturais não destrutivos (NDT)

     

    Correntes de dispersão são comumente usadas para testes não destrutivos e para examinar defeitos em um grande número de estruturas metálicas, por exemplo: trocadores de calor, fuselagens e outras partes estruturais de aeronaves.
  • Gere calor em fornos de indução.
  • Fogões de indução
  • Sistemas eletrônicos de reconhecimento de moeda (máquinas de venda automática).
  • Microfones dinâmicos.
  • Sensores de proximidade.
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Data de publicação: 27 de novembro de 2018
Última revisão: 27 de novembro de 2018