indução e indutância

IntroducaoA Lei de Faraday da Inducao

A Lei de LenzInducao e Transferencia de Energia

Campos Eletricos Induzidos

Inducao e Indutancia

Grupo 7

Universidade Federal de Campina Grande - UFCGFısica III

Abril 2013

Grupo 7 Inducao e Indutancia 1/ 27

Grupo 7

Carla VasconcellosCarlos MagnoMarcio GleissonRyan Freire

Sumario1 Introducao

SurgimentoExperimentos

2 A Lei de Faraday da InducaoA lei de FaradayFluxo MagneticoA lei de Faraday

3 A Lei de LenzA Lei de LenzFormas de OcorrenciaExemplos

4 Inducao e Transferencia de EnergiaInducao e Transferencias de EnergiaValores quantitativosDemostracao Formula

5 Campos Eletricos InduzidosCampos Eletricos InduzidosUma nova visao do Potencial EletricoCompreensao quantitativa

Sumario1 Introducao

Surgimento

Observacoes

Producao do campo eletrico atraves de uma corrrente

Um campo magnetico pode gerar um campo eletrico

Aplicacoes

Funcionamento de guitarras eletricas

Operacao dos geradores

Surgimento

Observacoes

Aplicacoes

Surgimento

Observacoes

Aplicacoes

Experimentos

Considere uma espira ligada a um gal-vanometro (aparelho que mede a correnteeletrica):

Quando o ima e deslocado em direcao aespira o galvanometro indica que umacorrente e induzida na espira;

Quando o ima e mantido parado nenhumacorrente e induzida na espira;

Quando o ima e afastado da espira ogalvanometro indica que uma corrente einduzida na espira, oposta ao primeiro;

Experimentos

Conclusoes

uma corrente eletrica e criada num circuitodo galvanometro enquanto ocorrer ummovimento relativo entre o ima e a espira.

Chamamos essa corrente de correnteinduzida e ela e produzida por uma feminduzida

Esses resultados sao notaveis pelo fatode existir corrente num fio sem quenenhuma bateria esteja ligada a ele

Experimentos

Conclusoes

Experimentos

Conclusoes

Experimentos

Duas espiras condutoras proximas umada outra, mas sem se tocarem.

Fechando-se S (para ligar a corrente na espira da direita)aparece um pico momentaneo de corrente no galvanometro G.

Abrindo-se S (para desligar a corrente), aparece um picomomentaneo de corrente no galvanometro, na direcao oposta aanterior.

Embora nao haja movimento das espiras, temos uma correnteinduzida ou uma forca eletromotriz induzida (fem)

Experimentos

Duas espiras condutoras proximas umada outra, mas sem se tocarem.

Fechando-se S (para ligar a corrente na espira da direita)aparece um pico momentaneo de corrente no galvanometro G.

Abrindo-se S (para desligar a corrente), aparece um picomomentaneo de corrente no galvanometro, na direcao oposta aanterior.

Embora nao haja movimento das espiras, temos uma correnteinduzida ou uma forca eletromotriz induzida (fem)

Experimentos

Nesta experiencia, uma fem e induzida na espira somente quandoo campo magnetico que a atravessa estiver variando.

A lei de FaradayFluxo MagneticoA lei de Faraday

Consideracoes

Forca eletromotriz e corrente podem ser induzidas em umaespira

quantidade de campo magnetico pode ser visualizada emtermos das linhas de campo magnetico que atravessam aespira

Forca eletromotriz e induzida na espira quando o numero de linhasde campo magnetico que atravessam a espira varia.

A lei de Faraday ajuda a visualizar o fenomeno da inducao

Consideracoes

Fluxo Magnetico

Para quantificar essas observacoes, temos de definir uma novagrandeza, o fluxo magnetico.

O fluxo associado com um campo magnetico e proporcional aonumero de linhas do campo magnetico que atravessam umaarea.

Fluxo Magnetico

O fluxo magnetico atraves um plano de area A que faz umangulo Θ em relacao ao campo magnetico uniforme e

A unidade SI do fluxo magnetico chama-se weber (Wb)

A lei de Faraday

Uma fem e induzida num circuito quando o fluxo magneticoatraves da superfıcie limitada pelo circuito varia com o tempo.

A fem induzida num circuito e igual a taxa temporal de variacaodo fluxo magnetico atraves do circuito.

Esse enunciado e conhecido como lei de Faraday da inducao.

A lei de Faraday

Se o circuito for uma bobine de N espiras identicasconcentricas e se as linhas do campo atravessarem todas asespiras , a fem induzida sera:

Entao, uma fem pode ser induzida num circuito variando-se o fluxomagnetico de diversas maneiras:

Variar o modulo de B com o tempo

Variar a area A do circuito com o tempo

Variar o angulo Θ entre B e a area com o tempo

A lei de Faraday

Se o circuito for uma bobine de N espiras identicasconcentricas e se as linhas do campo atravessarem todas asespiras , a fem induzida sera:

Entao, uma fem pode ser induzida num circuito variando-se o fluxomagnetico de diversas maneiras:

Variar o modulo de B com o tempo

Variar a area A do circuito com o tempo

Variar o angulo Θ entre B e a area com o tempo

A Lei de LenzFormas de OcorrenciaExemplos

A corrente induzida em uma espira tem um sentido tal que ocampo magnetico produzido pela corrente se opoe ao campomagnetico que induz a corrente.

A Lei de Lenz

Apos Faraday propor a lei da inducao, Lenz( Heinrich FriedrichLenz), criou uma regra para determinar o sentido da correnteinduzida em uma espira, que mais tarde ficou conhecida comLei de Lenz.

Esta lei diz que a corrente induzida em uma espira tem umsentido tal que o campo magnetico produzido pela corrente seopoe ao campo que induz a corrente.

A forca eletromotriz induzida, tem o mesmo sentido que acorrente induzida.

A Lei de Lenz

Oposicao ao movimento de um polo magnetico

Ocorre quando um ima se aproxima de uma espira pelo seu polonorte e induz uma corrente, entao a espira passa a se comportarcomo um dipolo, apresentando polo norte e sul, e existe um mo-mento magnetico que vai do polo sul ao norte, neste caso a correntetem sentido anti-horario.

Oposicao a variacao de fluxo

Com o ima afastado da espira o fluxo ezero. Quando o ima se aproxima como polo norte voltado para a espira ecampo voltado para baixo o fluxo atravesda espira aumenta e para se opor aofluxo a corrente induzida cria um campooposto ao aumento do fluxo, apontadopara cima.

Guitarras

Inducao e Transferencias de EnergiaValores quantitativosDemostracao Formula

Inducao e Transferencias de Energia

De acordo com a lei de Lenz, quando um ima e afastado ouaproximado de uma espira, uma forca magnetica oferece resistenciaao movimento e , portanto, e preciso realizar um trabalho positivopara executa-lo. Ao mesmo tempo uma energia termica e produzidana espira por causa da resistencia eletrica do material a corrente in-duzida na espira pelo movimento. A energia transferida ao sistemaespira + ima pela forca aplicada acaba sendo transformada em en-ergia termica.

Inducao e Transferencias de Energia

A figura mostra uma situacao que envolve uma corrente induzida.Uma espira retangular de largura L esta parcialmente imersa em umcampo magnetico externo uniforme perpendicular ao plano da es-pira. Suponha que a espira seja puxada para a direita com veloci-dade constante.

Vamos agora calcular a taxa com a qual e executado trabalhomecanico quando a espira e puxada com velocidade constante.

Para puxar uma espira com velocidade constante, e precisoaplicar uma forca constante F a espira.

A taxa com a qual esse trabalho e executado, ou seja, a potencia, edada por: P = Fv ,

onde F e o modulo da forca aplicada.Quando deslocamos a espira para a direita, a parte da espira

que esta imersa no campo magnetico diminui. Assim, o fluxoatraves da espira tambem diminui. Como o fluxo esta diminuindo,aparece uma forca eletromotriz e portanto uma corrente induzida naespira

Demostracao no quadro

E igual a taxa com a qual executamos trabalho sobre a espira.Assim o trabalho pra puxar a espira na presenca de um campomagnetico e transformado em energia termica.

Campos Eletricos InduzidosUma nova visao do Potencial EletricoCompreensao quantitativa

Reformulacao da lei de Faraday

De acordo com a Eq. 30-20, um campo magnetico variavelinduz um campo eletrico. O Campo magnetico aparece do ladodireito da equacao (atraves do fluxo ΦB), e o campo Eletrico, dolado esquerdo.

Uma nova visao do Potencial Eletrico

Compreensao quantitativa

Obrigada pela atencao!

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