Atividade Electromagnetismo S14
Lei de Faraday
O inglês Michel Faraday descobriu que a variação de um campo magnético está associada a uma corrente elétrica Para obtê-la, basta mudar a posição do material condutor ou alterar a posição do material que está associado ao campo magnético.
Quando o condutor é um circuito fechado, como no caso de uma espira que se movimenta no interior de um campo magnético, teremos o surgimento de uma corrente elétrica nesse condutor, que se chama Corrente Induzida.
A partir disso, surgiu o Fluxo de Indução ou Fluxo Magnético
que funciona da seguinte forma
A representação magnética dessa lei é a seguinte:
Φ=B.A.cosθ
Φ representa o fluxo das linhas de campo magnético através de uma superfície
B representa a intensidade do campo magnético
A representa a área da superfície atravessada pelas linhas de campo magnético
Θ é o ângulo formado entre a normal à superfície atravessada e as linhas de campo.
Quando as linhas de campo forem paralelas à espira, o fluxo será nulo:
θ=90º e cos90º=0
Lei de Faraday-Lenz
Ao estudar a lei de Faraday, o físico russo Heinrich Friedrich Lenz enunciou a lei que determina o sentido da corrente elétrica induzida numa espira.
Ela afirma que a corrente elétrica induzida tem um sentido que se opõe (por seus efeitos) à variação do fluxo das linhas de campo associadas a ela.
Por meio dessa lei, Lenz diz que a força eletromotriz é igual ao negativo da variação do fluxo magnético no interior da espira, ou seja, essa lei especifica o sentido da força eletromotriz induzida.
As linhas de campo "nascem" no pólo norte, então teremos as linhas no sentido do ímã para a espira.
se a face da espira se comportar como um pólo sul, isso irá acelerar o ímã, devido à atração mútua entre eles, o que aumentaria ainda mais a intensidade da corrente induzida na espira,
Isso contraria o Princípio da Conservação de Energia, pois teríamos um aumento de energia proveniente do trabalho realizado em relação ao ímã (ao aproximá-lo da espira) e, também, um aumento de energia proveniente da atração sofrida.
Aplicações da Indução Eletromagnética
Geradores de corrente alternada
Nas usinas hidrelétricas, por exemplo
a água é represada em grandes barragens. O desnível provocado por esse represamento faz com que a água se movimente.
Transformadores
A energia elétrica após ser produzida nas usinas é transportada para os centros consumidores através de sistemas de transmissão.
Contudo, antes de ser transportada para grandes distâncias, os dispositivos, chamados de transformadores, elevam a tensão para reduzir as perdas de energia.
Quando essa energia chega até o seu destino final, novamente ocorrerá a mudança no valor da tensão.
Assim, um transformador é um dispositivo que serve para modificar uma tensão alternada, ou seja, aumenta ou diminui o seu valor de acordo com a necessidade.
Calculo de números de espiras e tensão
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Up: tensão no primário (V)
Us: tensão no secundário (V)
Np: número de espiras do primário
Ns: número de espiras do secundário
A fórmula matemática que representa a lei de Faraday, como é utilizada atualmente, foi concebida pelo físico Alemão Franz Ernst Neumann, é indicada como:
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ε: força eletromotriz induzida (fem) (V)
ΔΦ: variação do fluxo magnético (Wb)
Δt: intervalo de tempo (s)
Exemplo
Uma espira está imersa em um campo magnético e a intensidade do fluxo magnético que a atravessa é igual a 2. 10-6 Wb. Em um intervalo de 5s a intensidade do campo magnético é reduzida a zero. Determine o valor da fem induzida na espira nesse intervalo de tempo.
Podemos substituir os dados diretamente na fórmula da fem induzida:
Uma das mais importantes aplicações da indução eletromagnética é na geração de energia elétrica. Com essa descoberta passou a ser possível a geração deste tipo de energia em larga escala.
Existem diversos tipos de usinas de energia elétrica, mas basicamente o funcionamento de todas utiliza o mesmo princípio. Nessas usinas, a produção de energia elétrica ocorre através da energia mecânica de rotação de um eixo.
A lei de indução de Faraday afirma que a corrente elétrica induzida na espira é devida à variação do fluxo magnético que ocorre através da espira. (as linhas de campo são perpendiculares à normal ao plano da espira). Isso significa que nenhuma linha de campo atravessa a espira.