O que é um motor homopolar?

Um motor homopolar é um dispositivo que converte um campo magnético e uma corrente elétrica direta (CC) em movimento. As partes principais são um ímã permanente com um disco e eixo de metal adjacente; homopolar significa que apenas um pólo ou lado do ímã está próximo ao rotor. A corrente direta é aplicada ao disco e gira devido aos efeitos da corrente que passa pelo campo magnético. O cientista Michael Faraday demonstrou pela primeira vez o efeito em 1821 com um fio girando em torno de um ímã em um banho de mercúrio.

A eletricidade também pode ser gerada por um motor homopolar, que atua como um gerador girando o disco de metal através do campo magnético. O disco rotativo criará uma corrente DC que pode ser armazenada na bateria. Embora esse princípio não seja prático para instalações de grande geração, um gerador de pólo único pode ser útil quando for necessária corrente DC.

Outra variação do motor homopolar foi a roda de Barlow. O matemático Peter Barlow desenvolveu a roda em 1822 para demonstrar o efeito Faraday. A roda de Barlow usa um disco de metal rotativo conectado a uma bateria e suspenso acima de uma bandeja ou calha de mercúrio cercada por um ímã permanente. Quando o disco rotativo é baixado para o mercúrio e um circuito elétrico é concluído, a corrente interage com o campo magnético e a roda gira.

Uma vantagem da tecnologia de motor monopolar é a redução de peças. Motores com um estator de bobina de arame e rotor também devem usar um comutador para uma operação adequada. Um comutador é um dispositivo que reverte a polaridade do motor à medida que o rotor gira. Isso é necessário porque o rotor muda de posição no campo magnético do motor e a mudança de polaridade é necessária para fornecer torque ou força de rotação.

Há uma variedade de aplicações práticas para um motor homopolar. A propulsão do navio começou a usar esses motores no século 20, com acionamentos elétricos substituindo os motores diesel conectados aos eixos de acionamento que passavam pelo casco do navio. Os geradores elétricos podem produzir energia CC para sistemas conectados diretamente às hélices.

A partir do início do século XXI, os acionamentos elétricos foram instalados em vagens rotativas sob a quilha de um navio, que podem fornecer impulso em qualquer direção. Essa tecnologia fornece boa eficiência de propulsão e oferece excelente controle de navio para atracar e manobrar. Os pods podem ser controlados a partir da ponte de um navio com um joystick e eliminar os eixos de transmissão com seus problemas de manutenção e possíveis vazamentos.

Uma tecnologia estudada em vários dispositivos desde os anos 1700 é a aceleração linear, conhecida no desenvolvimento de armas como uma arma ferroviária. Os aceleradores lineares aproveitam os princípios do motor de Faraday energizando um trilho duplo com energia elétrica. Um trenó ou projétil de metal repousa sobre os trilhos, com a corrente passando pelo trenó de um trilho para o outro. O efeito resultante é um motor homopolar. Em vez de girar, no entanto, o trenó ou projétil é impulsionado em velocidades crescentes ao longo do trilho.