Ação do campo magnético sobre correntes alternadas 1

IntroduçãoO campo magnético age sobre as correntes elétricas. O resultado dessa interação é o aparecimento de forças sobre as cargas (ou, macroscopicamente, sobre o condutor). Nesse experimento destacamos a ação do campo magnético produzido por um ímã permanente sobre a corrente alternada que circula pelo filamento de uma lâmpada incandescente.

Um bom visual se obtém quando a lâmpada tem filamento longo, leve, bem flexível e de dimensões apropriadas. Há lâmpadas próprias para tais demonstrações (mostro isso abaixo). Essas não são tão difíceis de serem encontradas. Eu as a tenho visto, com freqüência, em lojas de eletrônica funcionando, como chamariz, nas vitrinas, com seu filamento todo agitado. Entretanto, lâmpadas de boa potência, dotadas de filamento longo, já destacam bem nosso propósito.

Ligue a lâmpada na rede elétrica e aproxime um ímã permanente (ou eletroímã) do bulbo. Imediatamente o filamento longo começa a vibrar intensamente.

O campo magnético originado pelo ímã age sobre a corrente que circula pelo filamento, fazendo nascer no condutor uma força magnética (dita força de Lorentz).

Dependendo do sentido da corrente e da orientação do campo, essa força tende a deslocar o filamento, transversalmente, para um lado ou para o outro. 

[ O mesmo ocorre com o ponteiro de um galvanômetro de bobina móvel colocado num circuito de corrente alternada. No caso do ponteiro não se observa qualquer deslocamento, por dois motivos: o ponteiro tem inércia apreciável e a freqüência natural de oscilação do conjunto ponteiro + bobina, ser muito menor que 60 hertz.]

 No caso do filamento da lâmpada em questão, sua inércia é pequena e sua freqüência própria é próxima do 60 hertz. Sob a ação das forças magnéticas em sincronia com a  freqüência natural do filamento, aproxima-se bastante da situação de ressonância, e isso pode levar a grandes amplitudes de oscilação (a ponto do filamento bater internamente no bulbo da lâmpada, no caso das lâmpadas especiais).

Experimente mudar a situação do campo, movendo o ímã para outras posições, e obterá uma posição em que o filamento não vibra - é a situação de paralelismo campo-corrente.

Como já dito, existem lâmpadas confeccionadas especificamente para tal experimento, algumas até já apresentam o ímã no interior do bulbo.

Eu tenho dois exemplares de lâmpadas especialmente preparadas para tais demonstrações, ambas obtidas no comércio estrangeiro.

Esse exemplar, comercialmente conhecido como BalaFire, da Kyp-Go Inc. (20 N. 17 TH ST., St. Charles, IL 60174 - como consta no envólucro), tem especificações de 115-120 VAC, 60 Hz, 15 W e tempo de vida de 500 horas. Nesse exemplar o ímã já se encontra fixado numa pequena haste encravada no suporte de vidro do filamento (observe fotos acima). 

Esse segundo exemplar é mais didático, pelo fato do imã estar fixado a uma peça de alumínio anular que se encaixa no 'pescoço' da lâmpada. Assim, podemos mostrar a lâmpada acesa sem a ação do ímã (figura central acima), com a ação do ímã (figura direita acima), o anel com o ímã (esquerda, mais em baixo) e os vários efeitos com a movimentação do ímã (última figura animada).