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Leis do Eletromagnetismo - Coggle Diagram

- - - - A variação do campo magnético - e a consequente variação no fluxo de indução numa espira - podem ser obtidas variando-se: (a) a área abraçada pela espira, (b) a intensidade do campo magnético (que pode ser obtida aproximando-se ou afastando-se o ímã em relação à espira) ou (c) a inclinação da espira em relação às linhas de campo magnético que a atravessam.
        
        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.
        
        Podemos representar matematicamente essa lei da seguinte forma:
        
        Φ = B . A . cos θ
- - - - 1ª situação: vamos imaginar que o ímã está se aproximando da espira com o pólo norte voltado para ela. Nesse caso, como dizemos que as linhas de campo "nascem" no pólo norte, teremos as linhas no sentido do ímã para a espira. Vamos pensar o seguinte: 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, gerando energia sem dispêndio.
        
        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 entre a espira e o ímã, o que aumentaria ainda mais a intensidade da corrente. Portanto, tal situação é fisicamente impossível de ocorrer.
        
        Concluímos então que, nesse caso, quando o ímã é aproximado da espira com a face norte voltada para ela, a corrente induzida deverá ter um sentido tal que o campo magnético associado a ela tenha suas linhas de campo com sentido contrário às linhas do ímã.
        
        Utilizando a regra da mão direita (que fornece o sentido da corrente e do campo magnético), podemos notar que a corrente induzida deverá ter sentido anti-horário. Assim, as linhas de campo magnético da espira estarão "saindo" dela e, dessa forma, existirá uma contraposição ao aumento de fluxo através da espira - e o Princípio da Conservação de energia será respeitado.
        
        Nesse caso, a face da espira voltada para o ímã se comporta como um pólo norte, que repele ou impede a aproximação do pólo norte do ímã.
        
        2ª situação: vamos imaginar que o ímã continua com sua face norte voltada para a espira, mas agora ele se afasta dela. Neste caso, o fluxo através da espira vai diminuindo conforme o ímã se afasta. Para compensar essa diminuição de energia, a face da espira deverá se comportar como um pólo sul, para atrair o pólo norte do ímã. Para tanto, a corrente induzida deverá ter o sentido horário e suas linhas de campo terão o mesmo sentido das linhas de campo do ímã.
        
        3ª situação: imaginemos agora que o ímã se aproxima da espira com sua face sul voltada para ela. Nesse caso, para evitar que eles se aproximem, aumentando ainda mais a energia, a face da espira deverá se comportar como um pólo sul, repelindo o ímã. Para tanto, o sentido da corrente induzida deverá ser horário, de forma que suas linhas de campo estejam "entrando" na espira - e tenham sentido oposto às linhas de campo do ímã que estão no sentido contrário, ou seja, "entrando" no ímã e "saindo" em relação à face da espira voltada a ele.
        
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- - - - Esses elétrons livres, que possuem uma fraca energia de ligação com o núcleo do átomo, podem se deslocar de uma extremidade à outra do condutor, devido à ação da força magnética.
        
        Dessa forma, teremos uma extremidade carregada negativamente, devido aos elétrons livres que ali chegaram, e outra extremidade carregada positivamente, devido à ausência de alguns elétrons livres que saíram dali.
        
        Com essa configuração, o condutor pode ser considerado um gerador de tensão, com suas extremidades representando os pólos positivo e negativo. Com esses pólos, passa a existir uma diferença de potencial (ddp) entre as extremidades do condutor. Essa ddp é denominada força eletromotriz induzida.
        
        Em 1845, Franz Ernst Neumann escreveu matematicamente a Lei de Faraday (em termos de força eletromotriz), estabelecendo uma relação entre essa força e o fluxo magnético num determinado intervalo de tempo:
        
        ε m = - Δ Φ Δ t