Indução EletromagnéticaForam as experiências de Oersted que permitiram concluir que as correntes elétricas criam campos magnéticos. Colocou-se naturalmente a questão contrária: pode um campo magnético induzir uma corrente elétrica?Em 1831 Faraday descobriu que movimentando o magnete relativamente a um circuito induzia uma corrente elétrica no circuito. O mesmo acontece quando se movimenta o circuito relativamente ao magnete ou se deforma o circuito.Esta corrente é induzida pela variação do fluxo de indução magnética através do circuito. Falamos de um processo de indução eletromagnética.

Indução EletromagnéticaEm todos os exemplos seguintes vai haver uma variação com o tempo do fluxo de um campo magnético uniforme através do circuito indução eletromagnética.

Aumento da área do circuito deslocando um condutor em contacto com um circuito em U

Espira a rodar num campo magnético

Deformação de uma espira submetida a um campo magnético provocando variação da superfície

= B A cos

Na situação do slide anterior, o campo magnético tem um valor B=0,50 T e a superfície mostrada tem uma área de 0,01 m² (100cm²). Calcule o valor do fluxo magnético por meio da superfície supondo que:

a) θ = 60°b) θ = 0°c) θ = 90°

A força eletromotriz induzida (fem) em um circuito fechado é determinada pela taxa de variação do fluxo magnético que atravessa o circuito.

ε = - /t

Lei de Faraday - Newman

Lei de LenzLei de Lenz: a f.e.m. induzida e a corrente induzida surgem com um sentido que se opõe à variação que as provocou.A corrente induzida vai gerar um fluxo de indução magnética que se vai opor à variação de fluxo de indução magnética que a gerou.

Quando a barra se move para a espira, o fluxo magnético através da espira aumenta. A corrente aí induzida cria um campo magnético (a tracejado) cujo fluxo se vai opor ao aumento de fluxo magnético através da espira (provocado pelo movimento da barra).

Um eletroímã gera um campo magnético B1=0,3 T em uma espira circular de área 0,02 m² e resistência 5,0 Ω. Ao aproximar este eletroímã da espira, em 0,2 s, o campo passa a ser B2=0,8T. Determine:

a) a força eletromotriz induzida na espira.b) a intensidade da corrente induzida na espira.

Transformador• Um transformador é um dispositivo para modificar tensões e correntes alternadas sem perda apreciável de potência.• Um transformador simples é constituído por dois enrolamentos em torno de um núcleo de ferro. O enrolamento que recebe a potência é o primário, o outro o secundário.

Volt Volt

010 20 0

10 20

4 espiras 8 espiras

i1

i1

i2

i2

U1 U2

N1 N2

N1 = U1 N2 U2

N1 = i2 N2 i1

Um transformador de tensão possui 100 espiras em seus rolamentos primários e 500 espiras nos rolamentos secundários. Ligando-se o primário desse transformador a uma fonte de tensão alternada de 120 V, verifica-se que o primário é percorrido por uma corrente de intensidade 2,0 A.

a) Calcule a voltagem no secundário desse transformadorb) Determine a intensidade da corrente no secundário desse

transformador.

Condutor em movimento dentro de um campo magnético

Consideremos um condutor metálico, movimentando-se com velocidade V, perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético B.

N

S

B

V

B

Vista de Cima

V

• Podemos então dizer que existe uma diferença de potencial entre as extremidades do condutor. A essa ddp damos o nome de força eletromotriz induzida (e ou fem).

BVista de Cima

Ve

FM

Cálculo da força eletromotriz induzidaL = comprimento do condutor dentro do campo magnético (metros);B = intensidade do campo magnético uniforme (tesla);V = velocidade de deslocamento (m/s); V perpendicular a B ;e = força eletromotriz induzida (volts).

VLBe

ExemploUm condutor AB de comprimento 30cm move-se em um plano horizontal apoiado em dois trilhos condutores que estabelecem um circuito conforme a figura a seguir. O condutor é arrastado pelos trilhos com velocidade constante igual a 10m/s.

A

B

V

B

R= 2

B= 101T

Assim determine:a) o sentido convencional da corrente no condutor AB;b) a fem induzida no condutor;c) a intensidade da corrente que percorre o condutor.

Solução

A

B

V

B

R= 2

B= 101T

Sentido convencional

Sentido real

Solução

A

B

V

B

R= 2

B= 101T

e

FM

Sentido convencional

volte

VLBe

smV

mcmL

TB

Dados

3,0

1010310

10

10330

10

11

1

1

AiRe

i

R

VeDados

15,023,0

2

3,0

Aplicação da indução eletromagnética

• O gerador de energia elétrica:

Auroras boreal e austral

GARRAFA MAGNÈTICA

CINTURÃO DE VAN ALLEN

CINTURÃO DE VAN ALLEN

AURORA BOREAL