Exercícios sobre dilatação de lâminas bimetálicas
(Unesp) A figura é o esquema simplificado de um disjuntor termomagnético utilizado para a proteção de instalações elétricas residenciais. O circuito é formado por um resistor de baixa resistência R; uma lâmina bimetálica L, composta pelos metais X e Y; um eletroímã E; e um par de contatos C. Esse par de contatos tende a abrir pela ação da mola M2, mas o braço atuador A impede, com ajuda da mola M1. O eletroímã E é dimensionado para atrair a extremidade do atuador A somente em caso de corrente muito alta (curto-circuito) e, nessa situação, A gira no sentido indicado, liberando a abertura do par de contatos C pela ação de M2.
De forma similar, R e L são dimensionados para que esta última não toque a extremidade de A quando o circuito é percorrido por uma corrente até o valor nominal do disjuntor. Acima desta, o aquecimento leva o bimetal a tocar o atuador A, interrompendo o circuito de forma idêntica à do eletroímã.
(www.mspc.eng.br. Adaptado.)
Na condição de uma corrente elevada percorrer o disjuntor no sentido indicado na figura, sendo αX e αY os coeficientes de dilatação linear dos metais X e Y, para que o contato C seja desfeito, deve valer a relação ________ e, nesse caso, o vetor que representa o campo magnético criado ao longo do eixo do eletroímã apontará para a ________.
Os termos que preenchem as lacunas estão indicados correta e respectivamente na alternativa:
a) αX > αY … esquerda.
b) αX < αY … esquerda.
c) αX > αY … direita.
d) αX = αY … direita.
e) αX < αY … direita.
Letra C
A lâmina bimetálica deve ser curvada para a direita com o aquecimento do sistema. Sendo assim, a barra composta do metal X deverá sofrer maior dilatação e, por isso, possuir o maior coeficiente de dilatação linear.
O sentido do campo magnético pode ser determinado por meio da regra da mão direita aplicada aos fios que circulam o material que compõe o eletroímã. Se os quatro dedos da mão direita acompanharem o sentido da corrente elétrica indicado na figura, o polegar esticado indicará o sentido do campo magnético, que, nesse caso, é para a direita.
(UFAL) Um dispositivo é montado com o objetivo de indicar, por meio de um aviso luminoso, um limite para temperaturas altas e um limite para temperaturas baixas, conforme mostrado no esquema.
Um par bimetálico formado por duas ligas metálicas x e y, de coeficientes de dilatação linear diferentes, é instalado entre dois conectores ligados a um circuito elétrico de duas malhas que contém uma fonte de voltagem fixa e duas lâmpadas. Com a variação de temperatura, as ligas metálicas modificam seu comprimento, curvando o par bimetálico para um dos lados até tocar nos conectores, fechando um dos circuitos e ligando uma das lâmpadas. Em temperatura ambiente, as duas ligas metálicas se encontram com o mesmo tamanho, mantendo o par bimetálico erguido.
Sendo o coeficiente de dilatação linear da liga metálica x maior do que o coeficiente de dilatação linear da liga metálica y, o dispositivo se comportará de forma que
a) para uma temperatura alta, a liga metálica x dilata mais que a liga metálica y, curvando o par bimetálico para a direita, que fecha contato com o conector 2, acendendo a lâmpada B.
b) para uma temperatura alta, a liga metálica y dilata mais que a liga metálica x, curvando o par bimetálico para a direita, que fecha contato com o conector 2, acendendo a lâmpada B.
c) para baixas temperaturas, a liga metálica y contrai mais do que a liga metálica x, curvando o par bimetálico para a direita, que fecha contato com o conector 2, acendendo a lâmpada B.
d) para baixas temperaturas, a liga metálica y dilata mais do que a liga metálica x, curvando o par bimetálico para a esquerda, que fecha contato com o conector 1, ascendendo a lâmpada A.
e) para altas temperaturas, a liga metálica x contrai mais do que a liga metálica y, curvando o par bimetálico para a esquerda, que fecha contato com o conector 1, ascendendo a lâmpada A.
Letra A
A lâmina X dilata-se e contrai-se com mais facilidade que a lâmina y. Caso ocorra a dilatação, o sistema será dobrado para a direita, pois x se tornará maior que y, e a lâmpada B será acesa. Caso ocorra contração, o sistema será dobrado para a esquerda, pois x se tornará menor que y, e a lâmpada A será acesa.
As seguintes informações são feitas a respeito de duas barras X e Y que compõem uma lâmina bimetálica. Sabe-se que o coeficiente de dilatação de X é maior que o de Y.
I – Caso haja aquecimento do sistema, a lâmina bimetálica será dobrada para o lado em que estiver a barra X.
II – Caso haja resfriamento do sistema, a lâmina bimetálica será dobrada para o lado em que estiver a barra X.
III – Caso haja aquecimento do sistema, Y dilatar-se-á mais que X.
IV – Caso haja resfriamento do sistema, X contrair-se-á mais que Y.
V – Não há possibilidade da lâmina bimetálica ser dilatada de forma uniforme.
Está correto o que se afirma em:
a) I, II e III
b) II, III e IV
c) III, IV e V
d) I, II e V
e) II, IV e V
Letra A
I – Falsa. A barra X possui maior coeficiente de dilatação, por isso, dilatar-se-á mais e fará com que o sistema seja dobrado para o lado da barra Y.
II – Verdadeira.
III – Falsa. O material que sofrerá maior dilatação é aquele que possui o maior coeficiente de dilatação. No caso de um aquecimento, X dilatar-se-á mais que Y.
IV – Verdadeira.
V – Verdadeira.
A imagem a seguir mostra uma lâmina bimetálica composta pelos materiais A e B.
Marque a alternativa correta a respeito das possíveis variações de temperatura sofridas por essa lâmina.
Dados:
αA = Coeficiente de dilatação linear da barra A;
αB = Coeficiente de dilatação linear da barra B.
a) Se αA for maior que αB e o sistema for resfriado, a lâmina bimetálica dobrar-se-á para baixo.
b) Caso haja aquecimento do sistema e αA > αB, a lâmina dobrar-se-á para cima.
c) Mesmo com os coeficientes diferentes, as barras apresentaram o mesmo tamanho final, pois possuem o mesmo comprimento inicial.
d) Caso αB > αA, a lâmina será dobrada para baixo em caso de resfriamento.
e) Todas as alternativas anteriores estão incorretas.
Letra D
Se αB > αA, a barra B sofrerá maior dilatação ou contração que a barra A. Em caso de resfriamento, a barra B contrai-se mais e puxa a barra A para baixo.
