Um guindaste eletromagnético de um ferro-velho é capaz de levantar toneladas de sucata, dependendo da intensidade da indução em seu eletroímã. O eletroímã é um dispositivo que utiliza corrente elétrica para gerar um campo magnético, sendo geralmente construído enrolando-se um fio condutor ao redor de um núcleo de material ferromagnético (ferro, aço, níquel, cobalto). Para aumentar a capacidade de carga do guindaste, qual característica do eletroímã pode ser reduzida?
Passo 1
Vamos analisar o problema: Temos um guindaste eletromagnético que levanta sucata usando um eletroímã. A capacidade de carga desse guindaste depende da intensidade da indução magnética gerada pelo eletroímã. Para resolver essa questão, vamos precisar entender os conceitos de eletromagnetismo, especificamente como a corrente elétrica e o número de voltas no enrolamento influenciam o campo magnético de um eletroímã.
Passo 2
Primeiro, precisamos lembrar que um eletroímã gera um campo magnético quando uma corrente elétrica passa por um fio enrolado em torno de um núcleo de material ferromagnético, como ferro. A intensidade do campo magnético $ B $ é diretamente proporcional ao produto do número de voltas $ N $ do fio e à corrente elétrica $ I $ que passa por ele, conforme a fórmula:
onde:
- $ \mu $ é a permeabilidade magnética do núcleo,
- $ l $ é o comprimento do núcleo.
Passo 3
Para aumentar a capacidade de carga do guindaste, queremos aumentar a intensidade do campo magnético $ B $. Segundo a fórmula, podemos fazer isso aumentando $ N $ (número de voltas) ou aumentando $ I $ (corrente elétrica). No entanto, a pergunta nos pede para identificar qual característica pode ser reduzida para aumentar a capacidade de carga.
Passo 4
Observando a fórmula, se quisermos aumentar $ B $ sem alterar $ N $ ou $ I $, podemos reduzir o comprimento $ l $ do núcleo do eletroímã. Reduzindo $ l $, o denominador na fórmula diminui, aumentando assim a intensidade do campo magnético $ B $.
Passo 5
Reduzindo o comprimento do núcleo, diminuímos a “relutância” magnética, que é uma medida da resistência do material ao fluxo magnético. Menor relutância significa que o campo magnético é mais intenso para a mesma quantidade de corrente e número de voltas.
Resposta
Para aumentar a capacidade de carga do guindaste, pode-se reduzir o comprimento do núcleo do eletroímã.