a indução electromagnética

5
A indução electromagnética é o fenómeno que origina a produção de uma força electromotriz (f.e.m. ou voltagem ) num meio ou corpo exposto a um campo magnético variável, ou bem num meio móvel exposto a um campo magnético estático. É assim que, quando o dito corpo é um condutor, produz-se uma corrente induzida. Este fenómeno foi descoberto por Michael Faraday que o expressou indicando que a magnitude da tensão induzida é proporcional à variação do fluxo magnético (Lei de Faraday ). Por outro lado, Heinrich Lenz comprovou que a corrente devida ao f.e.m. induzida se opõe à mudança de fluxo magnético, de forma tal que a corrente tende a manter o fluxo. Isto é válido tanto para o caso em que o a intensidade do fluxo varie, ou que o corpo condutor se mova em relação a ele. Indução electromagnética é o princípio fundamental sobre o qual operam transformadores , geradores , motores elétricos e a maioria das demais máquinas eléctricas. Exemplo: "Campo magnético criado por uma corrente induzida por um ímã numa espira circular." Para que isto ocorra, utiliza-se um ímã em movimento (em relação a espira) para fazer variar o fluxo magnético das linhas de indução que atravessam a superfície da espira. Φ = Fluxo B = vector indução magnética A = área da espira cos = cosseno do ângulo 1

Upload: andersonlcs

Post on 01-Jul-2015

126 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: A indução electromagnética

A indução electromagnética é o fenómeno que origina a produção de uma força electromotriz (f.e.m. ou voltagem) num meio ou corpo exposto a um campo magnético variável, ou bem num meio móvel exposto a um campo magnético estático. É assim que, quando o dito corpo é um condutor, produz-se uma corrente induzida. Este fenómeno foi descoberto por Michael Faraday que o expressou indicando que a magnitude da tensão induzida é proporcional à variação do fluxo magnético (Lei de Faraday).

Por outro lado, Heinrich Lenz comprovou que a corrente devida ao f.e.m. induzida se opõe à mudança de fluxo magnético, de forma tal que a corrente tende a manter o fluxo. Isto é válido tanto para o caso em que o a intensidade do fluxo varie, ou que o corpo condutor se mova em relação a ele.

Indução electromagnética é o princípio fundamental sobre o qual operam transformadores, geradores, motores elétricos e a maioria das demais máquinas eléctricas.

Exemplo: "Campo magnético criado por uma corrente induzida por um ímã numa espira circular." Para que isto ocorra, utiliza-se um ímã em movimento (em relação a espira) para fazer variar o fluxo magnético das linhas de indução que atravessam a superfície da espira.

Φ = Fluxo

B = vector indução magnética

A = área da espira cos = cosseno do ângulo

Quando o íman está em movimento faz o fluxo magnético que sai do pólo norte do ímã entrar com mais ou menos intensidade na espira e com o íman parado o fluxo é

1

Page 2: A indução electromagnética

constante. Quando um pólo se aproxima da espira, o sentido da corrente eléctrica é de um jeito, e quando o mesmo pólo se afasta, o sentido da corrente se inverte.

"O sentido da corrente induzida é tal que seus efeitos se opõem as causas que as originam. (Lei de Lenz)" Ou seja, aproxima-se o pólo norte da espira, e isto faz surgir na espira um mesmo pólo para repelir o íman, e quando o íman se afasta da espira, faz

surgir na espira um pólo sul que atrai o íman.

Lei de Faraday-Neumann-LenzA lei de Faraday-Neumann-Lenz, ou lei da indução eletromagnética, é uma lei da física que quantifica a indução eletromagnética, que é o efeito da produção de corrente elétrica em um circuito colocado sob efeito de um campo magnético variável ou por um circuito em movimento em um campo magnético constante. É a base do funcionamento dos alternadores, dínamos e transformadores.

Tal lei é derivada da união de diversos princípios. A lei da indução de Faraday, elaborada por Michael Faraday em 1831, afirma que a corrente elétrica induzida em um circuito fechado por um campo magnético, é proporcional ao número de linhas do fluxo que atravessa a área envolvida do circuito, na unidade de tempo.

Sendo E o campo elétrico induzido, ds é um elemento infinitesimal do circuito e dΦB/dt é a variação do fluxo magnético. Uma maneira alternativa de se representar é na forma da derivada da função do campo magnético B:

Portanto:

e a lei, expressa matematicamente na forma elaborada por Franz Ernst Neumann em 1845 em termos da força eletromotriz, é:

2

Page 3: A indução electromagnética

A lei de Faraday-Lenz enuncia que a força eletromotriz induzida num circuito elétrico é igual a variação do fluxo magnético conectado ao circuito. É importante notar que um campo magnético constante não dá origem ao fenômeno da indução. Por esta razão, não é possível colocar um magneto no interior de um solenoide e obter energia elétrica. É necessário que o magneto ou o solenóide movam-se, consumindo energia mecânica. Por esse motivo que um transformador só funciona com corrente alternada. A lei é de natureza relativística, portanto o seu efeito é resultado do movimento do circuito em relação ao campo magnético.

A contribuição fundamental de Heinrich Lenz foi a direção da força eletromotriz (o sinal negativo na fórmula). A corrente induzida no circuito é de fato gerada por um campo magnético, e a lei de Lenz afirma que o sentido da corrente é o oposto da variação do campo magnético que a gera.

Se o campo magnético concatenado ao circuito está diminuindo, o campo magnético gerado pela corrente induzida irá na mesma direção do campo original (se opõem a diminuição), se, pelo contrário, o campo magnético concatenado está aumentando, o campo magnético gerado irá em direção oposta ao original (se opõem ao aumento).

Esta última análise é compatível com o princípio da conservação de energia. Se o circuito é aberto e não há fluxo de corrente, não há dissipação de energia pelo efeito Joule. Por este motivo não há uma força de reação à variação do campo magnético e o movimento do magneto ou do circuito não realiza trabalho (força nula x movimento = zero). Se ao contrário, existir corrente circulando no circuito (com dissipação de energia), a variação do campo magnético resultará numa resistência que demandará a realização de trabalho. Com base neste princípio um gerador consome tanto mais energia mecânica quanto mais energia elétrica ele

produz (sem considerar a energia perdida por atrito e pelo efeito JouLei de LenzIntrodução

De acordo com os estudos de Michael Faraday, a variação do fluxo magnético próximo a um condutor cria uma diferença de potencial induzida nesse mesmo condutor, tal a gerar uma corrente - denominada corrente induzida - que cria um fluxo magnético oposto à variação do fluxo inicial. Não havendo variação do fluxo magnético, não há a ocorrência de uma corrente induzida. Esta variação pode acontecer:

Com um campo magnético constante: o afastamento do condutor ou da fonte magnética (diminuição do fluxo);o aproximação do condutor ou da fonte magnética (aumento do fluxo);o variação da área da espira;o giro da espira.

Com a variação do campo magnético da fonte magnética.

A indução eletromagnética é o princípio fundamental sobre o qual operam transformadores, geradores, motores elétricos e a maioria das demais máquinas

3

Page 4: A indução electromagnética

elétricas. A corrente elétrica gerada é diretamente proporcional ao fluxo magnético que atravessa o circuito na unidade de tempo.

[editar] Lei de LenzSegundo a lei de Lenz, o sentido da corrente é o oposto da variação do campo magnético que lhe deu origem. Havendo diminuição do fluxo magnético, a corrente criada gerará um campo magnético de mesmo sentido do fluxo magnético da fonte. Havendo aumento, a corrente criada gerará um campo magnético oposto ao sentido do fluxo magnético da fonte.

Tendo como exemplo uma espira circular no mesmo plano da tela do monitor submetida a um fluxo magnético constante (portanto sem corrente induzida) e "entrando" na tela. Dependendo da movimentação dada à espira, ocorrerá aumento ou diminuição do fluxo magnético e, com base nesse movimento, podemos determinar o sentido da corrente criada:

Afastamento (diminuição do fluxo magnético): sentido horário. Aproximação (aumento do fluxo magnético): sentido anti-horário. Com a variaçao do fluxo magnético, mesmo constante, gera uma corrente elétrica,

intensa ou não, depende-se do campo que se forma na espira circular.

4