Por que é possível ouvir um zunido quando se está próximo de um transformador de grande porte?

Passo 1

O enunciado pergunta: “Por que é possível ouvir um zunido quando se está próximo de um transformador de grande porte?”
Conteúdo: eletromagnetismo aplicado a materiais magnéticos (magnetostricção) e acústica básica.
O que vamos precisar:
  1. Entender o que é magnetostricção.
  2. Ver como o campo magnético alternado faz o núcleo vibrar.
  3. Relacionar essa vibração com o som que nossos ouvidos percebem.

Passo 2

Primeiro, o que é magnetostricção?
Quando você aplica um campo magnético a um material ferromagnético (como o ferro do núcleo do transformador), ele muda um pouquinho de forma (expande ou contrai). Esse efeito é chamado magnetostricção.
No transformador, a corrente é alternada (em geral 50 Hz). Então o fluxo magnético no núcleo varia como
B(t) = B0 cos(omega t), omega = 2picdot50 Hz
A deformação do núcleo (ΔL) é proporcional a B^2(t) = B0^2cos^2(omega t) = tfracB0^22l[1 + cos(2omega t)r], . Como
a parte que varia de fato vibra com frequência , ou seja, 100 Hz.

Passo 3

Essa vibração do núcleo se transmite para a carcaça metálica do transformador e para o ar ao redor. Como estamos falando de 100 Hz (ou seja, 100 pulsações por segundo), esse movimento mecânico gera ondas sonoras nessa frequência, que nossos ouvidos percebem como um “zum-zum-zum”.

Passo 4

Além da magnetostricção, tem também:
  1. Vibração de bobinas e chapas de aço por forças magnéticas.
  2. Ventiladores de resfriamento e circulação de óleo.
    Tudo junto aumenta o nível de ruído.

Resposta

O zunido vem basicamente da magnetostricção do núcleo de ferro, que faz ele vibrar a 100 Hz (duas vezes a frequência da rede), transmitindo essa vibração para o ar como som audível.

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