A operação de motores elétricos é regulado por diversas leis da eletricidade e magnetismo, incluindo lei de Faraday de indução, Ampère a lei circuital, Lenz lei, e a força de Lorentz. Os dois primeiros – a lei de Faraday e a lei circuital de Ampère – estão incluídos nas equações de Maxwell., Juntamente com a lei de Lenz e a força de Lorentz, estes princípios formam a base do electromagnetismo.a lei de indução de Faraday é a lei fundamental sobre a qual os motores elétricos operam. Michael Faraday é creditado pela descoberta da indução em 1831, mas James Clerk Maxwell descreveu-a matematicamente e usou-a como a base de sua teoria eletromagnética quantitativa na década de 1860.
indutância é uma propriedade de um dispositivo que diz como efetivamente induz um emf em outro dispositivo (ou em si mesmo).,a lei de Faraday geralmente afirma que em uma bobina fechada (laço) de fio, uma mudança no ambiente magnético da bobina faz com que uma tensão, ou emf (força eletromotriz), seja induzida na bobina.
A mudança no ambiente magnético pode ser causada pela mudança da intensidade do campo magnético, movendo o ímã para ou para longe da bobina, movendo a bobina para dentro ou para fora do campo magnético, ou girando a bobina no campo.,
O induzido emf é igual ao negativo da taxa de variação do fluxo magnético, vezes o número de voltas da bobina:
Onde:
E = emf (V)
N = número de voltas na bobina
Φ = fluxo magnético (weber (Wb)
t = tempo (s)
Note que o fluxo magnético é igual à média do campo magnético, B (tesla, ou Wb/m2) multiplicado pelo perpendicular área da bobina que penetra o campo magnético, A (m2).,a lei de Lenz demonstra a razão do sinal negativo na lei de indução de Faraday. Por outras palavras, a lei de Lenz explica por que Razão O emf gerado de acordo com a lei de Faraday é negativo.uma forma comum de afirmar a lei de Lenz é: “quando o emf é gerado por uma mudança no fluxo magnético, a polaridade do emf induzido é tal que ele gera uma corrente cujo campo magnético está em uma direção que se opõe à mudança que o produziu (o campo magnético original).”Ou seja, o campo magnético induzido sempre trabalha para manter constante o fluxo magnético.,
crédito de Imagem: C. R. Nave, Georgia State University
Lenz lei é análogo a terceira lei de Newton na mecânica, o que indica que para cada ação, existe uma reação igual e oposta.,
força de Lorentz
existe desacordo sobre se a força de Lorentz foi originalmente derivada por James Clerk Maxwell ou por Oliver Heaviside, mas o crédito é tipicamente dado a Heaviside. Hendrik Lorentz derivou a forma moderna da equação em 1891.
A força de Lorentz é a força que uma partícula experimenta devido a campos elétricos e magnéticos. Os campos elétricos exercem uma força sobre uma partícula, quer se mova ou não, enquanto os campos magnéticos exercem uma força somente quando a partícula está em movimento.,gnetic campos é dada como:
o Que simplifica para:
Onde:
F = força (N)
q = partícula de carga (coulomb, C)
E = campo elétrico (N/C)
v = velocidade perpendicular ao campo magnético (m/s)
B = campo magnético (tesla, T)
Pois a atual é essencialmente um fluxo de movimento, as partículas carregadas, também experimenta uma força devido a um campo magnético., No caso de uma corrente em um campo magnético, a força de Lorentz equação torna-se:
Onde:
I = corrente (A)
l = comprimento do fio através do campo (m)
A direção da força de Lorentz é obtida utilizando o lado direito da regra: aponte o polegar no sentido da corrente, o seu primeiro dedo na direciton do campo magnético, e o segundo (meio), dedo irá apontar na direção da força.,apesar de seu nome, a lei circuital de Ampère não foi derivada por André-Marie Ampère, mas por James Clerk Maxwell em 1860, e é uma das equações de Maxwell do eletromagnetismo. (Ampère formulou a lei da força de Ampère, que descreve a força atrativa ou repulsiva entre dois fios Portadores de corrente.)
um campo magnético exerce uma força sobre um fio recto que transporta corrente., Com o Ampère a lei circuital, a força do campo magnético pode ser determinado por:
Onde:
B = campo magnético (T)
μ0 = permeabilidade magnética do ar, T-m/
I = corrente (A)
r = distância do fio (m)
Quando o fio é um loop, o campo magnético faz com que uma força em uma direção em um lado do loop, e na direção oposta, do outro lado do loop., Isto cria um torque, que faz a bobina girar. Note – se que se a corrente contínua for aplicada, a bobina oscilará para trás e para a frente, mas não fará revoluções completas – esta é a razão pela qual os motores de corrente contínua usam comutadores. Motores que são operados com corrente alternada (motores de corrente alternada) não exibem este problema.crédito da imagem: TutorVista.com
