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O que é a sustentação eletromagnética? Para que serve?
Já ouviu falar dos comboios Maglev no Japão ou dos Transrapid na Europa? Conhece os comboios de levitação magnética? São comboios que «levitam» sobre os carris graças a um campo magnético. Para saber mais, descubra neste artigo tudo o que precisa de saber sobre a sustentação eletromagnética e sobre o seu papel no mundo que nos rodeia. Descubra também a nossa coleção de Globos Magnéticos que utiliza esta mesma energia.
Compreender a sustentação eletromagnética
Na física e nas ciências, existem dois conceitos fundamentais sobre o princípio da levitação: o conceito eletromagnético, gerado por eletroímãs regulados, e o conceito eletrodinâmico, que se baseia nas forças das correntes induzidas. A sustentação eletromagnética é definida como um mecanismo que permite fazer um objeto levitar graças a um campo magnético. As forças eletromagnéticas que atuam sobre esse objeto permitem-lhe contrariar o seu próprio peso e flutuar sem cair.
Mais concretamente, um objeto encontra-se em estado de sustentação eletromagnética quando flutua acima de um suporte magnético sem entrar em contacto com esse suporte. Uma força vertical dirigida de baixo para cima permite equilibrar o peso desse objeto/corpo. Os comboios Transrapid na Alemanha ou em Xangai são exemplos concretos de sustentação eletromagnética. Por outro lado, os Maglev japoneses utilizam a sustentação eletrodinâmica.
Como funciona a sustentação eletromagnética?
A sustentação eletromagnética é possível graças às forças magnéticas. Para compreender isto, é necessário saber primeiro como funcionam os ímanes. É muito simples! Partamos do princípio de que um íman pode atrair ou repelir materiais ferromagnéticos, dependendo da orientação dos pólos. Os pólos Norte e Norte atraem-se e os pólos Norte e Sul repelem-se.
O mecanismo magnético ocorre quando os ímanes são ativados alternadamente (atraem-se e repelem-se). A gravidade que atua sobre o objeto em levitação é compensada por estas forças. Isto permite manter uma distância constante entre o objeto e o solo, evitando atritos. Este mecanismo sem atritos permite, aliás, avançar mais rapidamente. Para ativar o sistema de levitação ou sustentação eletromagnética, utilizam-se eletroímãs e supercondutores.
Os eletroímãs
Um eletroímã é um ímã alimentado por corrente elétrica. Permite converter energia elétrica em energia magnética. Para tal, o ímã é constituído por um núcleo de ferro magnético rodeado por uma bobina de fio condutor. O campo magnético surge então durante a passagem da corrente elétrica pelo eletroímã. Graças a este princípio, o eletroímã dispõe de uma intensa força mecânica de atração. É por esta razão que é utilizado na sustentação eletromagnética.
Os supercondutores
Os supercondutores são materiais capazes de conduzir na perfeição a corrente elétrica, sem resistência nem perda de energia. Trata-se do fenómeno da supercondutividade. Este fenómeno torna-se possível ao arrefecer o material para o libertar de toda a resistência elétrica.
Descoberto pelo físico neerlandês Heike Kamerlingh Onnes em 1911, o fenómeno da supercondutividade continua a ser uma descoberta excecional. Tanto mais que os supercondutores possuem, além disso, propriedades magnéticas excecionais. Assim, podem levitar sem problemas por baixo de um íman.
Para que serve a sustentação eletromagnética?
Como já deve ter reparado acima, a sustentação eletromagnética permite fazer levitar um objeto sobre uma superfície magnetizada, sem que se toquem. Além disso, este mecanismo também permite acelerar o movimento do objeto. É por isso que a principal aplicação da sustentação eletromagnética se situa no setor ferroviário, nomeadamente na propulsão e levitação de comboios como o Transrapid alemão ou o Transrapid de Xangai.
O comboio de sustentação eletromagnética
O comboio de sustentação eletromagnética levita exclusivamente por atração entre os pólos. Para tal, é concebido com eletroímãs colocados na parte inferior, paralelamente aos carris. Os carris também estão equipados com barras de ferro laminadas que entram em contacto com os eletroímãs.
Um campo eletromagnético é gerado sem que os eletroímãs e as barras de ferro estejam em contacto. Além disso, o comboio fica em levitação (ou seja, não assenta nos carris). Atinge uma velocidade máxima que pode chegar aos 150 km/h.
As vantagens dos comboios de sustentação eletromagnética
Se hoje em dia a sustentação eletromagnética está muito desenvolvida nos comboios, deve-se sobretudo ao facto de apresentar várias vantagens:
- Este mecanismo permite que os comboios se desloquem a grande velocidade.
- Permite também reduzir o ruído causado pela passagem dos comboios sobre os carris (uma vez que o comboio em levitação não toca nos carris).
- É um sistema limpo e menos poluente: o comboio de sustentação eletromagnética não emite fumo e consome poucas recursos energéticos. Baixa emissão e perda de energia graças aos supercondutores.
- A resistência aerodinâmica e a velocidade dos comboios não causam danos ao ecossistema.
Por outro lado, a implementação deste conceito continua a ser muito dispendiosa. É por isso que existem muito poucos comboios de sustentação eletromagnética no mundo.
Perguntas frequentes
Lâmpada de plasma ou globo galáctico: qual escolher para um escritório pequeno?
Para mesas compactas, o globo galáctico ocupa menos espaço e projeta padrões nas paredes, criando ambiente sem dominar o cômodo. Já a lâmpada de plasma exige mais distância de segurança pelo calor do bulbo. Se o objetivo é decoração ambiente com efeito imersivo, opte pelo globo; para peça de destaque estática, a lâmpada de plasma funciona melhor.
Relógio Nixie ou relógio de tubo Nixie: qual a diferença na hora da compra?
‘Relógio Nixie’ e ‘relógio de tubo Nixie’ referem-se ao mesmo tipo de peça com tubos de néon vintage, mas verifique se o modelo usa tubos originais soviéticos ou réplicas modernas. Tubos originais custam mais e têm vida útil limitada, ideais para colecionadores; réplicas são mais baratas e duráveis para uso diário como decoração de mesa.
Poster da tabela periódica ou mapa de constelações: qual combina melhor com decoração minimalista?
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