Explique qualitativa e quantitativamente o funcionamento de um motor DC: descreva o papel do campo magnético…

Questão

Explique qualitativa e quantitativamente o funcionamento de um motor DC: descreva o papel do campo magnético, o torque na bobina e a ação do comutador. Calcule o torque para N = 100 espiras, A = 4,0×10^-4 m², I = 2,0 A e B = 5,0×10^-2 T usando t = N I A B.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Modelo de resposta: O motor converte energia elétrica em mecânica por interação entre a corrente na bobina e o campo magnético, gerando um torque t = N I A B. Com N=100, I=2,0 A, A=4,0×10^-4 m² e B=5,0×10^-2 T: t = 100·2,0·4,0×10^-4·5,0×10^-2 = 4,0×10^-3 N·m. Qualitativamente, forças opostas nas faces da bobina produzem um par de forças que gira o eixo; o comutador inverte a corrente a cada meia-volta garantindo torque contínuo no mesmo sentido. A direção do torque é determinada pela regra da mão esquerda (ou pela mão direita para carga positiva com orientação apropriada). Em análise quantitativa adicional, a potência mecânica entregue P = t·? relaciona-se à corrente e à velocidade de rotação; perdas resistivas e atrito reduzem a eficiência real.

Explicação

A explicação aborda tanto os aspectos qualitativos quanto quantitativos do funcionamento do motor DC, detalhando a interação entre a corrente elétrica e o campo magnético que gera torque. O cálculo do torque é apresentado de forma clara e precisa, utilizando a fórmula adequada e os valores fornecidos. Além disso, a descrição do papel do comutador e a direção do torque enriquecem a compreensão do funcionamento do motor.

Raio-X da questão

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