Um ímã induz correntes elétricas circulares em uma placa de metal que se move através de seu campo magnético. Veja o diagrama à direita. O diagrama mostra uma placa de metal (C) movendo-se para a direita sob um ímã estacionário. O campo magnético () do pólo Norte do ímã passa pela placa para baixo. Como a placa está em movimento, o fluxo magnético através de uma área da placa varia. No setor da placa que se move sob o lado dianteiro do ímã (lado esquerdo) o campo magnético através de um ponto na placa aumenta à medida que se aproxima do ímã, . Pela lei de indução de Faraday, isso gera um campo elétrico circular na placa no sentido anti-horário em torno das linhas do campo magnético. Este campo induz um fluxo de corrente elétrica no sentido anti-horário (), na folha. Esta é a corrente foucaultiana. Na parte da folha sob a borda posterior do ímã (lado direito) o campo magnético através de um determinado ponto da folha diminui à medida que se afasta do ímã, <0}}, induzindo uma segunda corrente parasita no sentido horário na folha.

Outra forma equivalente de compreender a corrente é ver que os portadores de carga livres (elétrons) na chapa metálica se movem com a chapa para a direita, de modo que o campo magnético exerce uma força lateral sobre eles devido à força de Lorentz. Como a velocidade das cargas está para a direita e o campo magnético está direcionado para baixo, pela regra da mão direita a força de Lorentz sobre as cargas positivas está na parte de trás do diagrama (para a esquerda quando se olha na direção do movimento v). Isso causa uma corrente na parte traseira sob o ímã, que flui através de partes da folha fora do campo magnético, no sentido horário para a direita e no sentido anti-horário para a esquerda, novamente para a frente do ímã. Os portadores de carga em movimento no metal, os elétrons, na verdade têm uma carga negativa, portanto seu movimento é na direção oposta à corrente convencional mostrada.

O campo magnético do ímã, agindo sobre os elétrons que se movem lateralmente sob o ímã, exerce então uma força de Lorentz direcionada para trás, oposta à velocidade da chapa metálica. Os elétrons, em colisões com os átomos da rede metálica, transferem essa força para a chapa, exercendo sobre a chapa uma força de arrasto proporcional à sua velocidade. A energia cinética consumida ao superar essa força de arrasto é dissipada como calor pelas correntes que fluem através da resistência do metal, de modo que o metal aquece sob o ímã.

Devido à lei do circuito de Ampère, cada uma das correntes circulares na folha cria um campo magnético oposto (). Outra forma de compreender a força de arrasto é ver que, devido à lei de Lenz, os contracampos se opõem à mudança do campo magnético através da folha. Na borda principal do ímã (lado esquerdo) pela regra da mão direita, a contracorrente cria um campo magnético apontando para cima, opondo-se ao campo do ímã, causando uma força repulsiva entre a lâmina e a borda principal do ímã. Por outro lado, na borda de fuga (lado direito), a corrente no sentido horário causa um campo magnético que aponta para baixo, na mesma direção do campo do ímã, criando uma força atrativa entre a folha e a borda de fuga do ímã. Ambas as forças se opõem ao movimento da lâmina.

Elétrica

As correntes parasitas são usadas para aumentar o efeito em conversores de movimento para eletricidade, como geradores elétricos e microfones dinâmicos. Eles também podem ser usados ​​para induzir um campo magnético em latas de alumínio, permitindo que sejam facilmente separadas de outros itens recicláveis. Os supercondutores permitem uma condução perfeita e sem perdas, criando correntes parasitas iguais e opostas ao campo magnético externo, permitindo assim a levitação magnética. Pela mesma razão, os campos magnéticos num meio supercondutor serão exatamente zero, independentemente do campo externo aplicado.

Uma das aplicações práticas das correntes parasitas é a utilizada em medidores de consumo de energia elétrica, onde o disco corta linhas de força, à medida que gira, acionado pelo campo de um ímã. As correntes produzidas no disco geram uma força oposta àquela que o impulsiona. Esta frenagem por correntes parasitas permite que os contadores sejam calibrados, modificando a posição do ímã. Este mesmo dispositivo é utilizado para ajustar a velocidade final das mesas giratórias e amortecer os instrumentos de medição.

Alguns tacômetros possuem um ímã que gira na velocidade medida contra um disco de metal em movimento. As ações eletromagnéticas, devido às correntes de Foucault, ativam-no no sentido de rotação do ímã. Graças a uma mola de retorno é possível imobilizar o disco numa posição equilibrada, que é função da velocidade do íman.

As correntes parasitas ainda são usadas em testes não destrutivos para detectar descontinuidades superficiais e medir a condutividade elétrica em metais não magnéticos.

Eletrotécnica mecânica viva

As correntes parasitas são usadas para frear no final de algumas montanhas-russas. Este mecanismo não apresenta desgaste mecânico e produz força de frenagem precisa. Normalmente, pesadas placas de cobre que se estendem do carro são movidas entre pares de ímãs permanentes muito poderosos. A resistência elétrica entre as placas gera um efeito de arrasto análogo ao atrito, que dissipa a energia cinética do carro.

Embora a perda de energia útil seja quase sempre indesejável, às vezes tem algumas aplicações práticas. Uma delas está em alguns trens e veículos pesados, como ônibus e caminhões, cujos freios são acionados por correntes indutoras de Foucault (retardador elétrico). Durante a frenagem, o eixo cardan é exposto ao campo magnético de um eletroímã, que gera correntes parasitas nos núcleos e aros das rodas. As correntes parasitas encontram resistência à medida que fluem através do metal e dissipam energia na forma de calor, fazendo com que as rodas desacelerem. Quanto mais rápido as rodas girarem, mais forte será o efeito, resultando em que à medida que o trem desacelera, a força de frenagem também diminuirá, conseguindo uma frenagem suave proporcional à velocidade das rodas.

Se um disco de alumínio, que gira livremente, for colocado na frente de um ímã, o campo magnético produzido pelo ímã reduz significativamente a velocidade de rotação do disco, ou seja, produz um torque de frenagem proporcional à velocidade do disco. Este efeito de frenagem também se deve às correntes parasitas e é aplicado em vários dispositivos de medição, como watthoras ou medidores de energia elétrica.

Note-se que esta acção de travagem apenas se manifesta em planos perpendiculares às linhas de indução, uma vez que os circuitos abraçam a maior parte do fluxo, experimentando o efeito máximo das variações quando este é perpendicular.

Contenido

Las corrientes de Foucault son la causa principal del efecto pelicular en conductores que transportan corriente alterna.

perdas de energia

As correntes parasitas, como já mencionado, têm o efeito de transformar parte da energia em calor. Esse calor produzido na massa metálica é aproveitado apenas em fornos elétricos de alta frequência, portanto, em geral, representa perda de energia. Para estudar essas perdas, considera-se uma chapa de comprimento, largura e espessura, submetida a um campo variável de valor:.

onde ω é a pulsação e B é a indução máxima.

Nesta circunstância, o fluxo através da superfície do referido circuito é:.

Onde S é a superfície que o fluxo atravessa, cujo valor é.

Portanto é possível escrever a equação anterior na forma:.

Por outro lado, sabe-se que a fem induzida no loop é:

Derivando, temos:

Se for feita uma rotação diferencial na folha, sua resistência será.

e desprezando 2x em comparação com 2b, escreveremos:.

A potência no loop será.

Sendo E a tensão efetiva, cujo valor depende do máximo, E, é.

Portanto a potência perdida será:.

E a potência total perdida como resultado de correntes parasitas:.

Se substituirmos agora ω por , obteremos.

ou, o que é o mesmo:.

onde , é o volume da carga.

De tudo o que foi dito acima, pode-se deduzir que as perdas em watts por metro cúbico devido às correntes parasitas serão:

Dada a natureza nociva das correntes parasitas, pelas razões já apontadas, é necessário tomar os seguintes cuidados:

• - todas as massas metálicas sujeitas a variações de indução deverão ser laminadas e colocadas em embalagens paralelas. Desta forma, evita-se o deslocamento de correntes parasitas geradas em planos perpendiculares aos fluxos;

• - os rebites e parafusos que unem as chapas não devem fechar circuitos condutores que abranjam fluxo variável;

• - os suportes metálicos das bobinas devem ser cortados através de uma incisão paralela às linhas de indução, ou utilizar substâncias não condutoras.

Se repetirmos o exemplo do pêndulo, modificando a estrutura das placas de cobre, ou seja, a peça é fendida verticalmente com numerosos cortes, será possível verificar que a travagem do pêndulo diminuiu significativamente. Isto não significa que as correntes tenham desaparecido, mas sim que devido à limitação da banda onde actua, limitada pelos cortes efectuados, elas estão bastante diminuídas.

Para reduzir o desenvolvimento de correntes parasitas, utiliza-se o sistema de construção de núcleos de ferro em vez de sólidos, utilizando folhas sobrepostas ou folhas com espessura de 0,2 a 0,6 mm, isoladas umas das outras com verniz ou papel. As chapas são fabricadas em aço silício de alta resistividade, para que a intensidade da corrente induzida diminua e as perdas atinjam um valor admissível. Esta construção não produz diminuição do fluxo magnético, pois está sempre disposta de acordo com o plano por onde passam as linhas de força.

A qualidade destas chapas em termos de perdas por histerese e correntes parasitas é caracterizada pela potência em watts (W), dissipada por quilograma de chapa submetida a uma indução alternativa de um tesla "Tesla (unidade)"), a uma taxa de 50 ciclos de magnetização por segundo.

A tabela a seguir apresenta os valores das perdas específicas em W/kg, para diversas qualidades de placas magnéticas existentes no mercado.

Nos núcleos de ferro utilizados em bobinas de alta frequência, a disposição clássica em chapas, já vista anteriormente, não é mais suficiente, portanto, esses núcleos são construídos com ferro especial, de pó comprimido e aglomerado com verniz isolante, de forma que cada grão de ferro fique isolado dos seus mais próximos, sendo esta a única forma de reduzir as perdas no ferro, até que um valor aceitável seja alcançado.

• - Sensor indutivo.

• - Transformador.

• - Bobina de Tesla.

• - Ferrita "Ferrita (cerâmica ferromagnética)").

• - Efeito de filme.

• - Stoll, RL (1974). A análise das correntes parasitas. Imprensa da Universidade de Oxford.

• - Krawczyk, Andrzej; J. A. Tegopoulos. Modelagem Numérica de Correntes Parasitas.

• - Uma demonstração em vídeo de correntes parasitas.

• - Separadores por correntes parasitas para materiais não magnéticos - máquinas utilizadas no setor de reciclagem.

• - Vídeos de separadores por correntes parasitas.

• - Um medidor de condutividade usando o método de correntes parasitas Arquivado em 6 de julho de 2018 na Wayback Machine.

Se um pêndulo constituído por uma placa de cobre oscilar entre os pólos de um eletroímã, observar-se-á que ele desacelera até parar completamente, efeito esse que ocorre mais rapidamente quanto maior for a intensidade do campo. Por se tratar de uma placa de cobre, um material não magnético, a frenagem do pêndulo não se dá pela atração dos pólos magnéticos.

O que acontece é que na placa, ao cortar o fluxo entre os pólos, é induzida uma força eletromotriz, conforme previsto pela lei de Lenz. Como o cobre é um bom condutor e a placa oferece uma grande seção para o fluxo de corrente, sua resistência ôhmica é pequena e as correntes induzidas são intensas. Essas correntes se opõem à ação da origem que as produz, ou seja, à oscilação do próprio pêndulo, portanto, atuam como freio.[1]​.

A energia cinética do pêndulo em movimento, devido ao princípio da conservação, é transformada em calor pelo efeito Joule.

Outros exemplos claros onde este tipo de correntes indutivas aparecem podem ser vistos na maioria das máquinas elétricas, dínamos (Dínamo (gerador elétrico)), motores de corrente contínua, alternadores, transformadores e em qualquer máquina onde exista fluxo de indução.

Em geral, as correntes parasitas são indesejáveis, pois representam uma dissipação inútil de energia na forma de calor.

Um ímã induz correntes elétricas circulares em uma placa de metal que se move através de seu campo magnético. Veja o diagrama à direita. O diagrama mostra uma placa de metal (C) movendo-se para a direita sob um ímã estacionário. O campo magnético () do pólo Norte do ímã passa pela placa para baixo. Como a placa está em movimento, o fluxo magnético através de uma área da placa varia. No setor da placa que se move sob o lado dianteiro do ímã (lado esquerdo) o campo magnético através de um ponto na placa aumenta à medida que se aproxima do ímã, . Pela lei de indução de Faraday, isso gera um campo elétrico circular na placa no sentido anti-horário em torno das linhas do campo magnético. Este campo induz um fluxo de corrente elétrica no sentido anti-horário (), na folha. Esta é a corrente foucaultiana. Na parte da folha sob a borda posterior do ímã (lado direito) o campo magnético através de um determinado ponto da folha diminui à medida que se afasta do ímã, <0}}, induzindo uma segunda corrente parasita no sentido horário na folha.

Outra forma equivalente de compreender a corrente é ver que os portadores de carga livres (elétrons) na chapa metálica se movem com a chapa para a direita, de modo que o campo magnético exerce uma força lateral sobre eles devido à força de Lorentz. Como a velocidade das cargas está para a direita e o campo magnético está direcionado para baixo, pela regra da mão direita a força de Lorentz sobre as cargas positivas está na parte de trás do diagrama (para a esquerda quando se olha na direção do movimento v). Isso causa uma corrente na parte traseira sob o ímã, que flui através de partes da folha fora do campo magnético, no sentido horário para a direita e no sentido anti-horário para a esquerda, novamente para a frente do ímã. Os portadores de carga em movimento no metal, os elétrons, na verdade têm uma carga negativa, portanto seu movimento é na direção oposta à corrente convencional mostrada.

O campo magnético do ímã, agindo sobre os elétrons que se movem lateralmente sob o ímã, exerce então uma força de Lorentz direcionada para trás, oposta à velocidade da chapa metálica. Os elétrons, em colisões com os átomos da rede metálica, transferem essa força para a chapa, exercendo sobre a chapa uma força de arrasto proporcional à sua velocidade. A energia cinética consumida ao superar essa força de arrasto é dissipada como calor pelas correntes que fluem através da resistência do metal, de modo que o metal aquece sob o ímã.

Devido à lei do circuito de Ampère, cada uma das correntes circulares na folha cria um campo magnético oposto (). Outra forma de compreender a força de arrasto é ver que, devido à lei de Lenz, os contracampos se opõem à mudança do campo magnético através da folha. Na borda principal do ímã (lado esquerdo) pela regra da mão direita, a contracorrente cria um campo magnético apontando para cima, opondo-se ao campo do ímã, causando uma força repulsiva entre a lâmina e a borda principal do ímã. Por outro lado, na borda de fuga (lado direito), a corrente no sentido horário causa um campo magnético que aponta para baixo, na mesma direção do campo do ímã, criando uma força atrativa entre a folha e a borda de fuga do ímã. Ambas as forças se opõem ao movimento da lâmina.

Elétrica

As correntes parasitas são usadas para aumentar o efeito em conversores de movimento para eletricidade, como geradores elétricos e microfones dinâmicos. Eles também podem ser usados ​​para induzir um campo magnético em latas de alumínio, permitindo que sejam facilmente separadas de outros itens recicláveis. Os supercondutores permitem uma condução perfeita e sem perdas, criando correntes parasitas iguais e opostas ao campo magnético externo, permitindo assim a levitação magnética. Pela mesma razão, os campos magnéticos num meio supercondutor serão exatamente zero, independentemente do campo externo aplicado.

Uma das aplicações práticas das correntes parasitas é a utilizada em medidores de consumo de energia elétrica, onde o disco corta linhas de força, à medida que gira, acionado pelo campo de um ímã. As correntes produzidas no disco geram uma força oposta àquela que o impulsiona. Esta frenagem por correntes parasitas permite que os contadores sejam calibrados, modificando a posição do ímã. Este mesmo dispositivo é utilizado para ajustar a velocidade final das mesas giratórias e amortecer os instrumentos de medição.

Alguns tacômetros possuem um ímã que gira na velocidade medida contra um disco de metal em movimento. As ações eletromagnéticas, devido às correntes de Foucault, ativam-no no sentido de rotação do ímã. Graças a uma mola de retorno é possível imobilizar o disco numa posição equilibrada, que é função da velocidade do íman.

As correntes parasitas ainda são usadas em testes não destrutivos para detectar descontinuidades superficiais e medir a condutividade elétrica em metais não magnéticos.

Eletrotécnica mecânica viva

As correntes parasitas são usadas para frear no final de algumas montanhas-russas. Este mecanismo não apresenta desgaste mecânico e produz força de frenagem precisa. Normalmente, pesadas placas de cobre que se estendem do carro são movidas entre pares de ímãs permanentes muito poderosos. A resistência elétrica entre as placas gera um efeito de arrasto análogo ao atrito, que dissipa a energia cinética do carro.

Embora a perda de energia útil seja quase sempre indesejável, às vezes tem algumas aplicações práticas. Uma delas está em alguns trens e veículos pesados, como ônibus e caminhões, cujos freios são acionados por correntes indutoras de Foucault (retardador elétrico). Durante a frenagem, o eixo cardan é exposto ao campo magnético de um eletroímã, que gera correntes parasitas nos núcleos e aros das rodas. As correntes parasitas encontram resistência à medida que fluem através do metal e dissipam energia na forma de calor, fazendo com que as rodas desacelerem. Quanto mais rápido as rodas girarem, mais forte será o efeito, resultando em que à medida que o trem desacelera, a força de frenagem também diminuirá, conseguindo uma frenagem suave proporcional à velocidade das rodas.

Se um disco de alumínio, que gira livremente, for colocado na frente de um ímã, o campo magnético produzido pelo ímã reduz significativamente a velocidade de rotação do disco, ou seja, produz um torque de frenagem proporcional à velocidade do disco. Este efeito de frenagem também se deve às correntes parasitas e é aplicado em vários dispositivos de medição, como watthoras ou medidores de energia elétrica.

Note-se que esta acção de travagem apenas se manifesta em planos perpendiculares às linhas de indução, uma vez que os circuitos abraçam a maior parte do fluxo, experimentando o efeito máximo das variações quando este é perpendicular.

Contenido

Las corrientes de Foucault son la causa principal del efecto pelicular en conductores que transportan corriente alterna.

perdas de energia

As correntes parasitas, como já mencionado, têm o efeito de transformar parte da energia em calor. Esse calor produzido na massa metálica é aproveitado apenas em fornos elétricos de alta frequência, portanto, em geral, representa perda de energia. Para estudar essas perdas, considera-se uma chapa de comprimento, largura e espessura, submetida a um campo variável de valor:.

onde ω é a pulsação e B é a indução máxima.

Nesta circunstância, o fluxo através da superfície do referido circuito é:.

Onde S é a superfície que o fluxo atravessa, cujo valor é.

Portanto é possível escrever a equação anterior na forma:.

Por outro lado, sabe-se que a fem induzida no loop é:

Derivando, temos:

Se for feita uma rotação diferencial na folha, sua resistência será.

e desprezando 2x em comparação com 2b, escreveremos:.

A potência no loop será.

Sendo E a tensão efetiva, cujo valor depende do máximo, E, é.

Portanto a potência perdida será:.

E a potência total perdida como resultado de correntes parasitas:.

Se substituirmos agora ω por , obteremos.

ou, o que é o mesmo:.

onde , é o volume da carga.

De tudo o que foi dito acima, pode-se deduzir que as perdas em watts por metro cúbico devido às correntes parasitas serão:

Dada a natureza nociva das correntes parasitas, pelas razões já apontadas, é necessário tomar os seguintes cuidados:

• - todas as massas metálicas sujeitas a variações de indução deverão ser laminadas e colocadas em embalagens paralelas. Desta forma, evita-se o deslocamento de correntes parasitas geradas em planos perpendiculares aos fluxos;

• - os rebites e parafusos que unem as chapas não devem fechar circuitos condutores que abranjam fluxo variável;

• - os suportes metálicos das bobinas devem ser cortados através de uma incisão paralela às linhas de indução, ou utilizar substâncias não condutoras.

Se repetirmos o exemplo do pêndulo, modificando a estrutura das placas de cobre, ou seja, a peça é fendida verticalmente com numerosos cortes, será possível verificar que a travagem do pêndulo diminuiu significativamente. Isto não significa que as correntes tenham desaparecido, mas sim que devido à limitação da banda onde actua, limitada pelos cortes efectuados, elas estão bastante diminuídas.

Para reduzir o desenvolvimento de correntes parasitas, utiliza-se o sistema de construção de núcleos de ferro em vez de sólidos, utilizando folhas sobrepostas ou folhas com espessura de 0,2 a 0,6 mm, isoladas umas das outras com verniz ou papel. As chapas são fabricadas em aço silício de alta resistividade, para que a intensidade da corrente induzida diminua e as perdas atinjam um valor admissível. Esta construção não produz diminuição do fluxo magnético, pois está sempre disposta de acordo com o plano por onde passam as linhas de força.

A qualidade destas chapas em termos de perdas por histerese e correntes parasitas é caracterizada pela potência em watts (W), dissipada por quilograma de chapa submetida a uma indução alternativa de um tesla "Tesla (unidade)"), a uma taxa de 50 ciclos de magnetização por segundo.

A tabela a seguir apresenta os valores das perdas específicas em W/kg, para diversas qualidades de placas magnéticas existentes no mercado.

Nos núcleos de ferro utilizados em bobinas de alta frequência, a disposição clássica em chapas, já vista anteriormente, não é mais suficiente, portanto, esses núcleos são construídos com ferro especial, de pó comprimido e aglomerado com verniz isolante, de forma que cada grão de ferro fique isolado dos seus mais próximos, sendo esta a única forma de reduzir as perdas no ferro, até que um valor aceitável seja alcançado.

• - Sensor indutivo.

• - Transformador.

• - Bobina de Tesla.

• - Ferrita "Ferrita (cerâmica ferromagnética)").

• - Efeito de filme.

• - Stoll, RL (1974). A análise das correntes parasitas. Imprensa da Universidade de Oxford.

• - Krawczyk, Andrzej; J. A. Tegopoulos. Modelagem Numérica de Correntes Parasitas.

• - Uma demonstração em vídeo de correntes parasitas.

• - Separadores por correntes parasitas para materiais não magnéticos - máquinas utilizadas no setor de reciclagem.

• - Vídeos de separadores por correntes parasitas.

• - Um medidor de condutividade usando o método de correntes parasitas Arquivado em 6 de julho de 2018 na Wayback Machine.