Com Base nos experimentos realizados na última aula em laboratório, responda as seguintes perguntas:
Explique a diferença observada na barra ferromagnética no segundo experimento. Observamos que quando o circuito era magnetizado com tensão contínua a barra não esquentava e quando o circuito foi magnetizado com tensão alternada a barra ferromagnética apresentou um aquecimento,

Passo 1

Beleza, então o que o enunciado pede?
A gente fez dois experimentos num laboratório com uma barra de material ferromagnético. No primeiro, aplicou tensão contínua (DC) e a barra não esquentou. No segundo, aplicou tensão alternada (AC) e a barra esquentou. A questão tá em Magnetismo (propriedades dos materiais ferromagnéticos) e a gente vai usar conceitos de:
  • Histerese magnética
  • Perdas por correntes parasitas (eddy currents)
  • Lei de Faraday e de Lenz

Passo 2

Vamos falar rapidamente do que é ferromagnetismo e magnetização:
Um material ferromagnético tem “domínios” magnéticos internos. Quando você aplica um campo magnético (H), esses domínios se alinham com o campo, gerando uma magnetização (B). Se esse campo for constante (DC), os domínios alinham e permanecem quase estáticos.

Passo 3

Teoria da histerese magnética:
  • Se a gente variar o campo magnético de forma cíclica (como na tensão alternada), B não volta pelo mesmo caminho quando H diminui. Isso gera um “loop de histerese” no gráfico B×H.
  • A área desse loop é energia dissipada por ciclo, virando calor.
    Matematicamente, a perda por histerese por segundo vale:
Phisterese = f times oint H,dB
onde é a frequência da AC. Quanto maior a frequência, mais ciclos por segundo e mais calor.

Passo 4

Perdas por correntes parasitas (eddy currents):
  • Quando o campo magnético varia, ele induz tensões dentro da própria barra (Lei de Faraday).
  • Essas tensões geram correntes circulantes no interior do metal, que, por causa da resistência do material, também dissipot calor.
    Uma fórmula de ordem de grandeza dessas perdas é:
Peddy propto Bmáx^2,f^2,d^2 á
onde é a espessura da peça, á é o valor máximo do fluxo magnético e a frequência.

Passo 5

Comparando DC vs AC:
  • Com tensão contínua (DC), o campo magnético é constante depois da magnetização inicial. Não há variação de H nem de B, então:
    1. Não há loop de histerese cíclico (perdas por ciclo são quase zero).
    2. Não há variação de fluxo ⇒ não surgem correntes parasitas.
  • Com tensão alternada (AC), o campo fica mudando de direção e intensidade várias vezes por segundo. Aí temos histerese a cada ciclo e correntes parasitas – tudo isso vira calor.

Resposta

A barra não esquenta com DC porque, depois de magnetizada, o campo é estático e não gera nem perdas por histerese nem correntes parasitas. Já com AC o campo varia continuamente, provocando perdas por histerese ( ) e por correntes parasitas ( ), o que faz a barra aquecer.

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