COM BASE NO CONTEÚDO APRESENTADO NA SECÃO 1.8, PEDE-SE:
Uma máquina linear tem as seguintes características:
B & =0,5 T para dentro da página & R & =0,25 Omega l & =0,5 m & VB & =120 V á
Desenvolva um código que calcule os seguintes itens pedidos (explique o código desenvolvido e como ele demonstra o que foi pedido):
(d) Dos resultados das partes (b) e ©, quais são dois métodos de controlar a velocidade de uma máquina linear (ou um motor CC real)?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos uma questão sobre máquinas lineares, onde nos dão alguns valores como o campo magnético ( B = 0,5 T), resistência ( R = 0,25 Omega), comprimento da bobina ( l = 0,5 m) e a tensão induzida ( VB = 120 V). O conteúdo aqui envolve eletromagnetismo, mais especificamente o funcionamento de motores de corrente contínua (CC). Para resolver, precisamos entender como esses parâmetros influenciam a velocidade da máquina e como podemos controlá-la usando diferentes métodos.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a velocidade de um motor CC pode ser controlada de duas maneiras principais: ajustando a tensão aplicada ( V) ou modificando o campo magnético ( B). Essas duas abordagens afetam a força contra-eletromotriz (FCEM) e, consequentemente, a corrente e a velocidade do motor.

Passo 3

Para automatizar o cálculo e entender melhor como esses métodos funcionam, vamos desenvolver um código simples em Python. Esse código vai calcular a velocidade da máquina ajustando a tensão e o campo magnético.

Passo 4

Vamos começar definindo as variáveis fornecidas:
  • Campo magnético, B = 0,5 T
  • Resistência, R = 0,25 Omega
  • Comprimento da bobina, l = 0,5 m
  • Tensão induzida, VB = 120 V

Passo 5

A velocidade ( omega) de um motor CC é proporcional à tensão aplicada e inversamente proporcional ao campo magnético. A fórmula básica é:
omega = V - I RB l
Onde I é a corrente, que pode ser calculada por:
I = V - VBR

Passo 6

Vamos implementar essas fórmulas no nosso código para calcular a velocidade em dois cenários: alterando a tensão e alterando o campo magnético.

Passo 7

Aqui está o código em Python:
# Dados fornecidos
B = 0.5  # Tesla
R = 0.25  # Ohms
l = 0.5  # metros
V_B = 120  # Volts

# Método 1: Controlando a tensão
def controlar_tensao(V):
    I = (V - V_B) / R
    omega = (V - I * R) / (B * l)
    return omega

# Método 2: Controlando o campo magnético
def controlar_campo(B_novo):
    I = (V_B) / R  # Supondo Tensão constante
    omega = (V_B) / (B_novo * l)
    return omega

# Exemplos de uso
V_novo = 130  # Nova tensão
B_novo = 0.6  # Novo campo magnético

velocidade_tensao = controlar_tensao(V_novo)
velocidade_campo = controlar_campo(B_novo)

print(f"Velocidade ajustando a tensão para {V_novo} V: {velocidade_tensao} rad/s")
print(f"Velocidade ajustando o campo magnético para {B_novo} T: {velocidade_campo} rad/s")

Passo 8

No código, temos duas funções:
  1. controlar_tensao(V): Ajusta a tensão aplicada e calcula a nova velocidade.
  2. controlar_campo(B_novo): Ajusta o campo magnético e calcula a nova velocidade.
Usamos valores de exemplo para demonstrar como a velocidade muda quando alteramos a tensão ou o campo magnético.

Resposta

Dessa forma, os dois métodos para controlar a velocidade de uma máquina linear (ou motor CC) são:
  1. Ajustar a tensão aplicada ( V): Alterando a tensão, modificamos a força contra-eletromotriz, afetando a corrente e a velocidade.
  2. Modificar o campo magnético ( B): Alterando o campo magnético, influenciamos diretamente a velocidade, já que são inversamente proporcionais.

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