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AASSSSEESSSSOORRIIAA PPEEDDAAGGÓÓGGIICCAA

CAPÍTULO

XX EELLEETTRROOMMAAGGNNEETTIISSMMOO

As usinas hidrelétricas aproveitam o desnível existente em um rio para que a água faça girar

enormes turbinas e, assim, “gerar” a energia elétrica - essencial ao nosso cotidiano. Essas usinas

transformam a energia mecânica do curso d’água em energia elétrica, conforme discutiremos

neste capítulo.

AUTORES

Clóvis Souza Nascimento

Danilo Leal Raul

Emanuel Gabriel dos Santos

Fábio Silva Lopes


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Sumário

Capa..........................................................................................................................................1

Sumário....................................................................................................... ..............................2

Resumo.....................................................................................................................................3

Apresentação............................................................................................................................3

1. Repensar a ação docente 2. O conhecimento, a informação e a prática 3. A função da educação 4. Aulas com experimentos em laboratório

Orientações para o desenvolvimento das aulas expositivas.....................................................5

1. 3.0 Tema Estruturador 2. 3.1 Tema Estruturador 3. 3.2 Tema Estruturador 4. 3.3 Tema Estruturador 5. 3.4 Tema Estruturador

Orientações para o planejamento das aulas expositivas para professor..................................8

Orientações para o desenvolvimento das aulas experimentais................................................9

1. Competências desejadas para alcance dos alunos 2. Modelo de relatório para aulas de laboratório

Orientações para o desenvolvimento das aulas experimentais para professor.....................10

Apresentação do livro do aluno capítulo X: Eletromagnetismo..............................................11

1. Apresentação. 2. Um pouco de história. 3. Indução eletromagnética. 4. Fluxo magnético. 5. Indução eletromagnética. 6. Atividade experimental. 7. Relatório. 8. Sentido da corrente. 9. Lei de Faraday-Neumann. 10. Corrente de Foucault. 11. Aplicações da indução eletromagnética. 12. Exercícios.

Resolução dos exercícios.........................................................................................................28

Referência bibliográfica ..........................................................................................................29

Paginas na internet.................................................................................................................29


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Resumo

Caro Professor o objetivo desse manual é orientá-lo, auxiliando-o no desenvolvimento do seu trabalho sob a ótica das Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Médio no que diz respeito aos tópicos abordados neste livro e a opinião de estudiosos que exploramos logo na apresentação. Optamos também em apresentar um resumo das novas diretrizes para a educação, apontando suas finalidades, dando maior segurança para o momento da elaboração do plano de aulas de acordo com o currículo da escola. Na seqüência discutiremos o conteúdo do livro, propriamente dito, seus objetivos e sugestões para o desenvolvimento em sala de aula e no laboratório.

Apresentação

A. REPENSAR A AÇÃO DOCENTE

Pouca atenção tem sido dedicada ao comportamento tradicional atribuídos às áreas afetiva e emocional dos estudantes perante cada disciplina. Observa-se que essas áreas não têm merecido a atenção que muitos pesquisadores consideram como fundamental para a construção do conhecimento por parte do estudante. Conhecer a inteligência emocional como elemento integrante para o desenvolvimento cognitivo, auxiliará o comportamento inteligente e beneficiará o desempenho escolar, criando nos estudantes uma aceitação pelo conhecimento cientifico aplicado. No processo de desenvolvimento e planejamento das aulas de física o docente tem deixado em segundo plano os aspectos emocionais de cada estudante. A execução das aulas, teórico e experimental, tem sido voltada basicamente para conteúdos mensuráveis exigido em avaliações. Faz-se necessário visar novos cenários capazes de interagir mais intimamente com o domínio emocional dos estudantes. Criar cenários educacionais que dêem condições para a transformação e transposição aos limites da educação formal, estimular o imaginário, o interesse, e a procura dos significados pelo estudante. Com a inteligência emocional e afetiva é possível potencializar o estudante para aprender conceitos formais das estruturas da ciência.

B. O CONHECIMENTO, A INFORMAÇÃO E A PRÁTICA

O mundo se transforma continuamente, o estudante não pode ser considerado como um banco de dados, um computador, mas um ser único portador da capacidade de compreender e absorver informações e praticar o conhecimento, embora não


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necessariamente inédito, mas que lhe permita melhor compreender o mundo e interaja como o mundo da ciência e suas aplicações.

Conhecimento no sentido mais amplo pode ser entendido como atributo geral que os seres vivos possuem no sentido de reagir ativamente ao mundo circundante, na medida de sua organização biológica no sentido de sua sobrevivência. Também pode ser a apropriação do objeto pelo pensamento, como definição, percepção clara, apreensão completa, análise, etc.;

Informação constitui elementos, dados, símbolos, coleção de fatos nos mais variados campos da criação humana, tórias descrições, noticias, relatos escritos ou orais, etc. e que se encontram disponíveis sob as mais variadas formas: escrita (livro, revistas, jornais, etc.), nos filmes, nos discos, nos CDs, na internet;

Pratica que dizer uso da experiência, rotina, hábito, saber provido da experiência, técnica, aplicação da teoria.

C. FUNÇÃO DA EDUCAÇÃO

Uma das funções da educação consiste em através das ações docentes planejadas transformar em conhecimento parte das informações disponíveis em determinadas áreas do saber. Nesse contexto é importante refletir sobre estas ações: Como situar, no contexto, os conteúdos, considerados relevantes numa determinada disciplina e o estudante; aspectos cognitivos, mensuráveis devem ser enfocados? E os aspectos emocionais? Como organizar e disponibilizar os conteúdos para melhor atingir as importantes áreas afetivas visando potencializar o interesse dos estudantes? Como motivar os estudantes? Como ativar a inteligência emocional visando à transformação de informações em conhecimento?

D. AULAS COM EXPERIMENTOS EM LABORATÓRIO

O processo de aprendizagem acontece através da interação do estudante com o meio, através de desafios que agucem a curiosidade e cheguem à aprendizagem. Porém, no ensino médio esses ambientes desaparecem das instituições de ensino, ficando a circulação do conhecimento limitada às salas de aula. Nós podemos questionar os métodos da escola, solicitando trabalhos desenvolvidos em espaços de laboratório, pois através das experiências concretas nesse espaço o aprendizado se torna mais fácil e mais elaborado. Aprender física sem freqüentar um laboratório, sem fazer experiências pode tornar as aulas cansativas para aqueles que têm maiores dificuldades. Além disso, num espaço próprio e com o uso de materiais da área ficará muito mais fácil conhecer e compreender os fenômenos. Porém, não basta conquistar um novo espaço para as aulas. É preciso valorizar a oportunidade de por em prática aquilo que se aprendeu na sala de aula. Muitos professores e alunos não sabem o verdadeiro sentido da aula prática, da experiência, comportando-se como se estivessem em um parque de diversões. É importante a participação ativa de todo o grupo, pois isso incentivar a direção da escola a investir em


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novos materiais, enriquecendo seu acervo e proporcionando um ensino de maior qualidade. Ao saírem para as aulas experimentais, os estudantes devem ser responsáveis e participativos, buscando o compromisso de trabalhar em cima das experiências a que tem oportunidade. As aulas forem produtivas, colhendo-se bons resultados, com certeza os dirigentes da instituição passarão a considerar as experiências concretas como parte fundamental do processo de ensino/aprendizagem, investindo para que seus espaços se tornem protagonistas do saber.

Orientação para o desenvolvimento das expositivas

Caro (a) Professor (a), com o intuito de melhor ajudá-lo em seu trabalho, procuramos descrever em detalhes as possíveis ênfases e abordagens que podem ser adotadas para aulas teóricas. Para tanto, pedimos uma atenção especial para as competências e habilidades que foram desenvolvidas pelos alunos desde cedo. Elencamos a seguir os desdobramentos dos Parâmetros Curriculares Nacionais para o eletromagnetismo, utilizados para pautar a nossa abordagem:

Tema Estruturador 3: Equipamentos Eletromagnéticos e Telecomunicações

Grande parte dos aparelhos e equipamentos que fazem parte de nosso dia-a-dia requer energia elétrica para seu funcionamento, permitindo a execução de diferentes funções como iluminar, aquecer, esfriar, centrifugar, triturar, emitir sons e imagens, e assim por diante. Além disso, uma parte significativa das informações hoje disponíveis circula no planeta através de ondas eletromagnéticas, dispensando meios materiais para sua transmissão. Que processos e fenômenos ocorrem no interior dos aparelhos para que uma mesma energia elétrica proporcione tantos efeitos diferentes? Como rádios e televisões transmitem informações? A compreensão do mundo eletromagnético que permeia nosso cotidiano é indispensável para possibilitar o uso adequado, eficiente e seguro de aparelhos e equipamentos, além de condições para analisar, fazer escolhas e aperfeiçoar essa utilização. Para permitir o domínio de tais competências, o estudo da eletricidade deverá centrar-se em conceitos e modelos da eletrodinâmica e do eletromagnetismo, possibilitando, por exemplo, compreender por que aparelhos que servem para aquecer consomem mais energia do que aqueles utilizados para comunicação, dimensionar e executar pequenos projetos residenciais, ou ainda, distinguir um gerador de um motor. Será também indispensável compreender de onde vem a energia elétrica que utilizamos e como ela se propaga no espaço. Nessa perspectiva, em que se procura conhecer a fenomenologia da eletricidade em situações reais, o estudo da eletrostática, ganhará sentido quando em referência a situações concretas, como, por exemplo, para explicar o papel dos condensadores, a função dos pára-raios ou os perigos de choques elétricos. Esse estudo deverá propiciar, ainda, a possibilidade de identificar e acompanhar o papel dos motores elétricos e dos desenvolvimentos tecnológicos associados à sua introdução no mundo produtivo, assim como das transformações produzidas pelos modernos meios de telecomunicações.


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Unidade 3.1: Aparelhos eletromagnéticos

Identificar seus diferentes usos e o significado das informações fornecidas pelos fabricantes sobre suas características (voltagem, freqüência, potência etc.);

Relacionar essas informações a propriedades e modelos físicos, visando explicar seu funcionamento e dimensionar circuitos simples para sua utilização;

Compreender o significado das redes de 110V e 220V, calibre de fios, disjuntores e fios-terra, para analisar o funcionamento de instalações elétricas domiciliares e utilizar manuais de instrução de aparelhos elétricos, para conhecer procedimentos adequados a sua instalação, utilização segura ou precauções em seu uso;

Dimensionar o custo do consumo de energia em uma residência ou outra instalação, propondo alternativas seguras para a economia de energia.

Unidade 3.2: Motores elétricos

Compreender fenômenos magnéticos para explicar, por exemplo, o magnetismo terrestre, o campo magnético de um ímã, a magnetização de materiais ferromagnéticos ou a inseparabilidade dos pólos magnéticos;

Reconhecer a relação entre fenômenos magnéticos e elétricos para explicar o funcionamento de motores elétricos e seus componentes, interações envolvendo bobinas e transformações de energia;

Conhecer critérios que orientem a utilização de aparelhos elétricos como, por exemplo, especificações do INMETRO, gastos de energia, eficiência, riscos e cuidados, direitos do consumidor etc..

Unidade 3.3: Geradores

Sistemas que geram energia elétrica, como pilhas, baterias, dínamos, geradores ou usinas, identificar semelhanças e diferenças entre os diversos processos físicos envolvidos e suas implicações práticas;

Compreender o funcionamento de pilhas e baterias, incluindo constituição material, processos químicos e transformações de energia, para seu uso e descarte adequados;

Compreender o funcionamento de diferentes geradores, para explicar a produção de energia em hidrelétricas, termelétricas etc.. Utilizar esses elementos na discussão dos problemas associados desde a transmissão de energia até sua utilização residencial.

Unidade 3.4: Emissores e Receptores

Identificar a função de dispositivos como capacitores, indutores e transformadores, diferenciando circuitos AC e DC, para analisar suas diferentes formas de utilização;

Compreender o funcionamento de circuitos oscilantes e o papel das antenas, para explicar a modulação, emissão e recepção de ondas portadoras, como no radar, rádio, televisão ou telefonia celular;

Avaliar o impacto que os novos recursos de telecomunicação vêm exercendo sobre a vida econômica e social.

As sugestões feitas não impedem que você caro professor, se aproprie criticamente desse material didático-disponibilizado. Caso opte em adotá-la, deve fazer uma adequação às propostas da sua realidade escolar. Recomendamos que, como sugestão alternativa,


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reveja os materiais e textos dos anos anteriores, em especial aqueles que os alunos sentem mais dificuldade. E importante refletir sobre as habilidades e competências necessárias a esses estudantes, para que eles continuem seus estudos e se desenvolvam no mundo do trabalho e vivam plenamente no mundo contemporâneo. Nessa perspectiva, sugerimos:

a) Figura: A Partir da foto da usina hidroelétrica oriente os alunos a discutir a geração de energia em larga escala e outros meios para geração de energia elétrica a fim de abastecer muitas cidades como suas casas, indústrias, hospitais etc. Pedir para os alunos que dêem exemplos de outras formas de geração de energia em larga escala. Aproveite para relembrar os tipos de energia e sua transformação: mecânica, térmica, introduza a energia nuclear. Pode sugerir para eles que pesquisem as vantagens e desvantagens para cada de tipo de geração.

b) Texto: Sugerimos a utilização do texto que traz elementos relacionados ao eletromagnetismo. Consideramos esse texto muito bom para nosso propósito, porém, caso tenha dificuldade em explorar-lo em sala de aula, pode solicitar como leitura para casa, desde que, possibilite a seqüência do trabalho. Fica o seu critério pedir um resumo do texto individual ou em grupo para os alunos. Nesse caso levante a questão de como Faraday se tornou autodidata e o quanto suas pesquisas contribuíram em prol da pesquisa sobre os fenômenos da eletricidade e do magnetismo. Após a leitura pode pedir para os alunos, desenvolver uma pesquisa para apresentar para seus colegas e com sua orientação esclarecer dúvidas que venha a surgir.

c) Texto: Iniciamos o estudo da indução magnética com o texto Indução eletromagnética. Nos primeiros três parágrafos do texto se faz referência aos motores por indução, levante com os alunos a questão de como funciona a maioria dos motores, mostre a semelhança com as turbinas das usinas hidrelétricas. É importante que os alunos desenvolvam uma discussão detalhada.

d) Próximos parágrafos do texto: Os próximos parágrafos e o texto titulado fluxo magnético, já envolvem conceitos mais detalhados com apresentação de expressões matemáticas complexas, conceitos formais figuras ilustrativas para visualização de fluxo do campo magnético, grandezas como diferença de potencial etc. com suas respectivas unidades; além dos gráficos envolvendo essas grandezas. Pois bem, para realizar esse estudo satisfatoriamente, se houver condições utilize vídeos ou outros tipos de imagens que mostra detalhadamente o principio da indução. A internet é muito rica de informação e imagem sobre esse tema. Por fim resolva junto com os alunos alguns exercícios proposto para melhor fixação. Sugerimos os exercícios 1, 2, 3 e 4 no final do livro.

e) Pela complexidade do assunto exposto no item c e d acima, nós sugerimos uma dedicação de mais horas aulas para explorar esses assuntos. No mínimo 4 aulas são necessárias e uma avaliação envolvendo os exercícios acima com apenas pequenas mudanças ao critério do professor.


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f) Para explorar indução eletromagnética, capitulo seguinte, indicamos uma atividade

sob a orientação das aulas experimentais

g) A atividade experimental o aluno pode realizar no próprio livro em folha destacável ou numa folha avulsa sobre a orientação do professor que sanará as dúvidas que surgirem. Já expomos um relatório com as respectivas questões.

h) Para explorar a lei de Lenz, capitulo seguinte, indicamos uma atividade na orientação das aulas experimentais.

i) Para melhor fixação da lei de Faraday-Neumann sugerimos que o professor trabalhe uma aula resolvendo os exercícios em sala de nº 5 em diante.

j) Os textos seguintes que exploram a corrente de Foucault e as aplicações da indução eletromagnética; sugerimos que se trabalhe em forma de resumo, pesquisa, ou mesmo uma redação com introdução desenvolvimento e conclusão.

Orientações para o planejamento das aulas expositivas para o professor. Pontos importantes.

1. Introdução 1. Procedimento 2. Expectativa conceitual

O que eu quero explorar? Organização dos alunos (em

grupos ou individual); Que barreiras conceituais

devem ser vencidas?

Que tipo de atividade (leitura, exercícios, etc.)

Como intervir com as concepções espontâneas?

Quais são esperadas para cada atividade?

Em que parte da física a atividade se situa?

Que atividades específicas propor para que os alunos

reelaborem essas concepções?

Quais os erros mais comuns e o que significam?

Onde a atividade se situa no planejamento? Por quê?

Quais conceitos serão tratados?

Como intervir com estas concepções?

Quais os pré-requisitos (o que o aluno deverá saber

para que essa atividade seja produtiva)?

Quais recursos usar, giz e lousa, data show, etc.

Que atividades específicas propor para que o aluno

reelabore essas concepções?)

O que vem depois? Avaliação: provas, trabalhos,

resumos leituras, etc. Que conceito deverá

permanecer para depois?


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Nossas orientações para o desenvolvimento das aulas experimentais

1. Competências desejadas para alcance dos alunos

a) Interpretação e execução de roteiro de atividade experimental;

b) Produção de experimentos simples;

c) Elaboração de hipóteses e interpretação de resultados de uma situação experimental que envolva fenômenos eletromagnéticos;

d) Elaboração escrita sobre o resultado de experimentos qualitativos que envolvem o eletromagnetismo

e) Elaboração de esquemas que representem a “linha de campo” dos experimentos utilizados;

f) Reconhecimento e utilização adequada de tipos de matérias

g) Exposição e socialização dos produtos do experimento

h) Identificação no cotidiano de situações que envolvam conhecimentos físicos estudados nas atividades realizadas.

2. Modelo de relatório para aulas de laboratório

Os relatórios são documentos descritivos dos resultados obtidos nas atividades de experiências no laboratório, elaborados com a finalidade de serem apresentados para apreciação do professor. O professor não deve se restringir somente às questões sugeridas, e pode solicitar que o aluno complemente o modelo do material com mais questões. Usado como documento para atribuição de nota, acompanhamento do desenvolvimento dos alunos e eficácia das aulas experimentais.

1. Capa: constam do nome da escola, disciplina, tema tratado, nome do professor, título do trabalho, nome do aluno e série, local e data.

2. Objetivos: Descrever qual (ais) o (s) objetivo (s) a serem alcançados durante a atividade ou evento.

3. Introdução: Parte inicial do texto onde se expõe o assunto como um todo.

Informações sobre o desenvolvimento e a importância da atividade.


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4. Desenvolvimento: sintetiza o conteúdo das atividades realizadas, apresentando os principais pontos abordados durante a mesma.

5. Conclusão: Apresenta os avanços que a atividade proporcionou para o aluno, para

seu grupo como um todo, para o seu dia a dia etc.

6. Anexos: São documentos auxiliares tais como: anotações, tabelas, gráficos, desenhos esquemáticos, etc. A função é de enriquecer e ou elucidar as informações contidas no corpo do relatório.

OBS. O anexo não é elemento necessário ao relatório, mas quando utilizado, deve estar

citado no texto do relatório, entre parênteses. Os anexos podem postos em folha separada do corpo do relatório.

Orientações para o planejamento das aulas experimentais para o professor. Pontos importantes.

1. Introdução 2. Procedimento 3. Expectativa á prática

Que tipo de atividade experimental?

Organização dos alunos (em grupos ou individual);

Provocar dúvida sobre o papel da teoria e dos

modelos teóricos e sua relação com os resultados

experimentais.

Em que parte da física a atividade se situa?

Esquema de montagem Promover melhor

compreensão dos métodos e processos da ciência

Qual o papel atividade no planejamento?

Detalhes da construção Obtenção de medidas.

Qual a importância da atividade para o aluno.

Faça antes você mesmo Conceituar princípios

teóricos relacionados ao tema específico estudado.

Qual a base teórica que o aluno deverá ter para que a atividade seja produtiva? E

não lúdica

Segurança

Demonstrar pelo planejamento os princípios

gerais associados a validação da teoria.

O que vem depois?

Avaliação: Relatório, descrição experimental, resposta a questões pré-

estabelecidas, etc.

Desenvolvimento cognitivo através do construtivismo e

da descoberta


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CAPÍTULO XX

AAPPRREESSEENNTTAAÇÇÃÃOO DDOO LLIIVVRROO DDOO AALLUUNNOO:: EELLEETTRROOMMAAGGNNEETTIISSMMOO

1. APRESENTAÇÃO

Nesse capítulo (Capitulo X), incluímos na seção Um pouco de História, um texto que

mostra a trajetória de Faraday, desde a sua infância sem recursos financeiros até a o

período em que se deu a descoberta da indução eletromagnética. Este texto foi extraído do

trabalho “Michael Faraday: O caminho da livraria à descoberta da Indução Eletromagnética”

de Valéria Silva Dias, doutoranda pela Universidade Estadual Paulista sob a coordenação do

prof. Dr Roberto de Andrade Martins.

Para trabalhar o texto na sala de aula, o professor deve pedir que os alunos façam

uma leitura prévia para discussão em classe. A inclusão desse texto se justifica pois, através

dele, o professor poderá embasar um trabalho de conscientização dos estudantes sobre a

importância da prática experimental para a evolução do conhecimento científico. Com esse

exemplo, pode-se mostrar que a habilidade experimental nem sempre é um dom natural do

indivíduo. Ela pode ser adquirida quando temos um objetivo e trabalhamos com dedicação

para atingi-lo. Através desse texto o professor deve enfatizar a desmistificação do cientista,

que muitos estudantes trazem consigo até mesmo em cursos de formação universitária.

Outra possibilidade que esse texto dá abertura seria o desenvolvimento de uma

atividade interdisciplinar onde os alunos poderiam relacionar o impacto das aplicações da

indução magnética na realidade sócio-econômica da época, principalmente na Europa, mais

especificamente no período da Revolução Industrial.

Deve-se aproveitar a oportunidade para situar os alunos quanto a evolução do

conhecimento científico sobre a Eletricidade e Magnetismo e valorizar o trabalho de

Faraday para consolidar a interdependência entre essas duas partes da Física, informando

que antes dos trabalhos de Faraday esses dois fenômenos eram tratados como se fossem

totalmente independentes.


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2. Um Pouco de História

A história da indução eletro-

magnética, descoberta por Michael Faraday no século XIX, é um exemplo de trabalho que oferece aos estudantes uma concepção realista do processo de desenvolvimento da Ciência. A aplicação dessa ciência exemplifica uma ferramenta útil para o diálogo com o mundo e com a sua possível transformação. Essa lei não foi descoberta por acaso ou por um lampejo de idéias surgidas da mente de um cientista brilhante, mas, sim, fruto de muitos esforços, leituras e estudos aplicados.

Quando Faraday nasceu em 22 de Setembro de 1791 em Newington Butts, Surrey, seus pais, James Faraday, que trabalhava como ferreiro, e Margaret Hastwell já tinham dois filhos: Elizabeth e Robert. Aos cinco anos, numa época em que a Inglaterra sofria conseqüências da Revolução Francesa, a família mudou-se para Londres.

Foram tempos difíceis e Faraday não teve acesso a uma formação básica de qualidade. Somente aos 13 anos, traba-lhando como ajudante de encadernação em uma livraria, Faraday teve contato com os

livros. Foi dessa forma que ele melhorou a sua formação, lendo com afinco e grande interesse todos os livros que podia. Em 1812, por intermédio de um cliente da livraria, Faraday assistiu a uma série de quatro conferências do químico Humphry Davy, na Royal Institution. Fez anotações detalhadas dessas conferências e as enviou para Davy pedindo um emprego em qualquer função relacionada à Ciência. No ano seguinte, aos 22 anos, Faraday tornou-se auxiliar de laboratório de Humphry Davy.

Nos anos que se sucedem, Faraday esteve voltado para os trabalhos que Davy desenvolvia em seu laboratório, um dos mais bem equipados da Inglaterra, direcionados à área de Química. Nesse período, através das viagens que fazia com Davy, Faraday manteve contatos com cientistas de diferentes áreas e pode, então, aprender a ver os problemas e questões do momento por uma perspectiva científica. Foi trabalhando com Davy que Faraday adquiriu um enorme traquejo experimental.

Só a partir da divulgação dos trabalhos de Christian Orsted sobre o eletromagnetismo, em 1820, foi que Faraday, paralelamente as suas funções no laboratório já como substituto de Davy na superintendência do órgão, começou a executar trabalhos independentes. Até 1830 os principais trabalhos divulgados por Faraday foram sobre Química e foi só em 1831, já com a descoberta da indução eletromagnética, que ele iniciou um período, no qual, se envolveu cada vez mais com pesquisas físicas sem nunca abandonar, no entanto, a Química.

Na primeira fase dos seus trabalhos voltados para a física, Faraday se dedicou a analisar os trabalhos científicos já produzidos nessa área e a reproduzir os diversos experimentos já elaborados por outros cientistas, onde pode observar resultados estranhos que o levou a fazer novas investigações. Na primeira expe-riência, Faraday trabalhou a ideia, que hoje

Figura 1


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sabemos ser equivocada, de que um fio conduzindo corrente elétrica deveria atrair ou repelir os pólos magnéticos de uma agulha imantada. O ponto mais importante dessas investigações foi que, ao repetir os experimentos, Faraday se convenceu de que, ao invés de sofrer atração ou repulsão, o pólo magnético da agulha tende a girar em torno do fio condutor. A partir de então, Faraday realizou vários experimentos para aprofundar o entendimento do fenômeno apresentado. No primeiro experimento ele produziu a rotação de um fio condutor ao redor de um imã e no segundo, ele conseguiu fazer o pólo girar ao redor do fio. Nos dois primeiros experimentos ele verificou que invertendo o sentido da corrente elétrica o sentido de rotação era invertido.

Após um período se defendendo de apropriação indevida das idéias de Wollaston sobre a rotação eletromagnética, Faraday trabalhou em mais vinte e quatro experimentos sobre rotação de fios ou imãs sobre seus próprios eixos.

Nas suas primeiras tentativas de influenciar a intensidade de correntes elétricas através de imãs Faraday não obteve sucesso. Com esses resultados negativos ele se sentiu desmotivado em prosseguir nas pesquisas naquele momento. Foi quando, em 1831, com o início de uma nova fase de pesquisas sobre eletro-magnetismo, Faraday encontrou o que parecia ter buscado desde o final de 1825, a indução eletromagnética.

Nesse experimento, que o levou a descoberta da indução eletromagnética, Faraday construiu um anel de ferro, no qual, várias espiras de fios foram enroladas ao redor de uma das metades do anel. Faraday denominou esse lado de A. No outro lado do anel, separados por um intervalo, os fios foram enrolados em dois pedaços, mantendo a direção das primeiras espiras.

Este lado foi chamado de B. Faraday uniu os dois enrolamentos do lado B e ligou as suas extremidades por um fio de cobre posicionando-o sobre uma agulha mag-nética Dessa forma, ao conectar o enrolamento do lado A em uma bateria, esperava um o movimento da agulha sob o fio do lado B indicando que a corrente circulante no enrolamento A induziria uma corrente no lado B. O efeito foi observado, porém, a agulha só indicava a passagem da corrente no lado B no momento imediato em que o lado A era conectado ou desconectado da bateria. Quando a corrente estava fluindo continuamente no lado A nada ocorria no lado B. Faraday fez novos experimentos com arranjos diferentes sempre observando o mesmo resultado. Em um desses momentos, Faraday percebeu que metais em movimento eram magnéticos embora não o fossem quando em repouso. Essa percepção o motivou em suas atividades e se refletiu nos próximos experimentos. Em um deles, sem uso de nenhuma bateria, Faraday obteve corrente elétrica induzida pela ação de um imã permanente que produzia uma rápida variação magnética sobre o anel com as bobinas de fio. Agora já sabedor que uma corrente elétrica poderia ser produzida sob a influência do efeito produzido por outra corrente ou sob a variação brusca da ação magnética, Faraday realizou em 17 de Outubro de 1831 o seu experimento mais conhecido: a indução de uma corrente pela movimentação de uma barra magnética dentro de uma bobina. Com esse experimento, o princípio que o movimento de um imã gera uma corrente elétrica em um condutor foi comprovado. O trabalho realizado por Faraday complementou a descoberta do eletromagnetismo por Orsted e ofereceu a base necessária para o desenvolvimento de novas pesquisas.


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33.. IINNDDUUÇÇÃÃOO EELLEETTRROOMMAAGGNNÉÉTTIICCAA

É inegável a contribuição da corrente

elétrica para o desenvolvimento tecnológico

que tanto contribui para o conforto do

homem, seja nos momentos de

entretenimento, ou no desempenho das

suas atividades do dia a dia. Sabemos que

qualquer aparelho que apresenta um cabo

com um plug na sua extremidade, necessita

ser ligado a uma rede elétrica para seu

funcionamento. Mas, qual é o processo de

produção da energia elétrica que a torna

disponível em uma tomada e que permite o

funcionamento de um aparelho ao ser

plugado a uma tomada elétrica?

Para entendermos esse processo

vamos abordar um tema do

eletromagnetismo que foi denominado por

indução eletromagnética. Opostamente ao

fenômeno que ocorre no motor, presente

na maioria dos aparelhos que apresentam

movimento de rotação de um eixo a partir

da passagem de uma corrente elétrica por

uma bobina submetida a um campo

magnético, a indução eletromagnética

corresponde ao surgimento de uma

corrente elétrica em um material condutor

quando este está submetido à ação de um

fluxo magnético, cuja intensidade varia no

tempo. É exatamente o entendimento desse

conceito que deu origem ao

desenvolvimento dos recursos tecnológicos

que temos disponíveis nos dias de hoje

facilitando as nossas tarefas diárias.

Tudo começou no início do século

XIX, quando o físico inglês Michael Faraday

percebeu que, em uma região do espaço, na

qual há um campo magnético variando no

tempo, um campo elétrico é gerado. Se

nessa região for colocado um circuito

elétrico, uma corrente elétrica é nele

induzida devido à tensão elétrica induzida

(força eletromotriz).

Figura 2


Mesmo não havendo circuito

elétrico, a lei de Faraday prevê a indução de

um campo elétrico nessa região. A

expressão matemática, comprovada

experimentalmente, que representa o

conteúdo exposto anteriormente, é dada

por: t

B

. O sinal negativo dessa

expressão corresponde ao fato de que o

fluxo da variação temporal do campo

magnético criado pela corrente induzida se

opõe ao fluxo da variação temporal do

campo magnético que a originou (Lei de

Lenz). A comprovação experimental é

observada ao aproximarmos um imã de

uma bobina variando a velocidade de

aproximação e verificando a variação da

intensidade da corrente elétrica detectada

por um galvanômetro ligado em série com a

bobina.

Para entendermos melhor o

fenômeno da indução eletromagnética,

observamos na figura abaixo que,

dependendo da posição da bobina em

relação à direção das linhas do campo

magnético, o fluxo magnético varia através

da superfície.

Figura 3

O fluxo magnético de um campo

magnético através de uma espira de área A

é dado por cos..AB , onde α é o

ângulo entre o campo

B e o vetor

n ,

normal à superfície da espira. Na figura A,

como o ângulo α=0°, temos um fluxo

magnético máximo. Na figura C, temos o

ângulo α=90° e, portanto, um fluxo

magnético nulo. A unidade de fluxo

magnético no SI é 2.mT , que recebe o nome

de weber (Wb) em homenagem ao físico

alemão Wilhelm Weber (1804-1891).

Temos a seguir o esquema de um

alternador, no qual, a bobina que está

imersa em um campo magnético está

acoplada a um eixo que gira ao ser acionado

pelo motor. Nessa aplicação, devido a

variação do fluxo que flui pela área da


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bobina como mostrado acima, temos o

surgimento de uma tensão cujo sentido se

alterna a cada ciclo de rotação da bobina.

As escovas e os anéis onde a tensão

alternada é disponibilizada é denominado

por coletor.

Figura 4

Figura 5

Se, na figura acima, substituirmos o par de anéis por um anel dividido em dois

setores, podemos obter uma corrente contínua de intensidade variável - que é chamada

corrente pulsante. A figura abaixo ilustra o comutador e a respectiva forma de onda da

corrente obtida.

Figura 6

Figura 7

Em uma usina hidrelétrica, onde a

energia potencial de um grande volume de

água represada em uma enorme área é

transformada em energia elétrica através de

um processo que tem como princípio básico

a aplicação da Lei de Faraday, quem se

movimenta são os eletroímãs acoplados ao

eixo (rotor) da turbina que, posicionada

bem abaixo do nível da água gira ao sofrer a

ação da água direcionada para as suas pás.

O movimento desse eletroímã faz com que

os enrolamentos presentes na parte fixa

(estator) fiquem imersos em um fluxo

magnético variável fazendo surgir uma

tensão eficaz da ordem de 15000V que,

para sua transmissão é elevada por uma

subestação elevadora para tensões com

cerca de 300000 V eficazes. Ao longo da

linha transmissora a tensão vai sendo

derivada para subestações abaixadoras que

disponibiliza a tensão conforme as

necessidades dos consumidores. Para

consumidores residenciais a subestação

reduz a tensão para 127V e 220V.

Outro gerador de corrente elétrica

que apresenta o mesmo princípio de

funcionamento e, para nós, é muito mais

palpável que o sistema gerador de uma

usina hidrelétrica, é o dínamo de bicicleta.


17

Assim como nas usinas hidrelétricas, o

dínamo apresenta uma parte fixa,

constituída por enrolamentos, onde a

corrente vai ser gerada. Na parte móvel que

é acoplada ao eixo da roda da bicicleta

encontra-se o elemento que cria o campo

magnético. Esse elemento, que corresponde

a um imã permanente, ao ser girado faz

com que o fluxo magnético que passa pelas

bobinas do estator varie induzindo uma

tensão elétrica que, ligada ao circuito da

lâmpada da bicicleta, produz uma corrente

mantendo a lâmpada acesa enquanto o

ciclista tiver forças para acionar o pedal da

sua “magrela”.

FFLLUUXXOO MMAAGGNNÉÉTTIICCOO

Fluxo magnético através de uma espira de área A imersa num campo magnético uniforme de indução B é, por definição:

onde θ é o ângulo entre o vetor B e a normal n à espira. A unidade de fluxo no SI é o weber (símbolo Wb). Se a espira estiver inclinada em relação ao vetor B (caso a), ela será atravessada por um número de linhas de indução menor do que aquele que a atravessa quando ela é perpendicular a B (caso b), sendo o fluxo conseqüentemente menor. Quando a espira for paralela ao campo, não será atravessada por linhas de indução e o fluxo será nulo (caso c).

Figura 8

Figura 9

Por isso, podemos interpretar o fluxo magnético Φ como sendo a grandeza que mede o número de linhas de indução que atravessam a superfície da espira.


18

44.. IINNDDUUÇÇÃÃOO EELLEETTRROOMMAAGGNNÉÉTTIICCAA Toda vez que o fluxo magnético através de um circuito varia com o tempo, surge, no circuito, uma f.e.m. induzida.

MANEIRAS DE SE VARIAR O FLUXO MAGNÉTICO

• Variando B: basta aproximar ou afastar um ímã ou um solenóide de uma espira (I) ou mantendo-se o solenóide fixo, varia-se a resistência do reostato e conseqüentemente varia o campo magnético que ele gera (II).

Figura 10

• Variando o ângulo θ: basta girar a espira (III)

Figura 11

• Variando a área A: (IV) e (V)

Figura 12


19

55.. AATTIIVVIIDDAADDEE EEXXPPEERRIIMMEENNTTAALL

Geração de Energia Elétrica

Observe o material que está sobre a bancada: tubo de PVC, bobina, LED's, parafuso e imãs

Figura 13

Coloque o tubo na posição vertical. Pegue o prego com os imãs e solte-o no início do tubo, para que

caia por dentro dele, da maneira descrita no esquema abaixo:

Figura 14

Descreva o que acontece. Vire o tubo de cabeça para baixo e repita o procedimento. Descreva o que

acontece.


20

66.. RREELLAATTÓÓRRIIOO

Geração de Energia Elétrica

1. O que acontece quando você solta o imã dentro do tubo?

2. Com base nos fenômenos eletromagnéticos estudados, explique por que as lâmpadas

acendem.

3. As “lâmpadas” utilizadas são LED’s, dispositivos que permitem a passagem da corrente

elétrica apenas em um sentido, que pode ser identificado por um chanfro (peça ajuda ao

professor para a localização). Verifique como os LED’s estão ligados à bobina e explique

porque o LED que acende muda quando o tubo é invertido.

Figura 15


21

77.. SSEENNTTIIDDOO DDAA CCOORRRREENNTTEE IINNDDUUZZIIDDAA -- LLEEII DDEE LLEENNZZ A lei de Lenz permite determinar o sentido da corrente elétrica induzida: o sentido da corrente elétrica induzida é tal que, por seus efeitos, opõe-se à causa que lhe deu origem. Na figura a, consideramos como circuito induzido uma espira ligada a um amperímetro de zero central. Enquanto o pólo norte do ímã se aproxima da espira, a corrente induzida tem um sentido tal que origina, na face da espira voltada para o

ímã, um pólo norte. Esse pólo opõe-se à aproximação do ímã e, portanto, à variação do fluxo magnético, que é a causa da fem induzida. Ao se afastar o ímã, a corrente induzida origina, na face da espira voltada para o ímã, um pólo sul, que se opõe ao afastamento do ímã (figura b). Na figura a, em relação ao observador O, a corrente induzida tem sentido anti-horário e, na figura b, horário.

88.. LLEEII DDEE FFAARRAADDAAYY--NNEEUUMMAANNNN

A lei de Faraday-Neumann permite determinar a fem induzida: a fem induzida média em uma espira é igual ao quociente da variação do fluxo magnético pelo intervalo de tempo em que ocorre, com sinal trocado:

Para um condutor retilíneo deslizando com velocidade v sobre um condutor dobrado em forma de U e imerso

num campo magnético uniforme de indução B, a fem induzida é dada por:

Figura 16


22

99.. CCOORRRREENNTTEESS DDEE FFOOUUCCAAUULLTT Estudamos a indução

eletromagnética que se processa num condutor em forma de fio, colocado num campo magnético, mas também existe indução eletromagnética num bloco metálico sujeito a fluxo magnético variável. Suponhamos, por exemplo, que um bloco de ferro seja colocado com a face plana ABCD perpendicular a um campo magnético

variável. Sendo S a área dessa face, ela é

atravessada por um fluxo . Se o

campo for variável, então o fluxo será variável. Neste caso, o bloco de ferro sofrerá indução eletromagnética e aparecerão nele correntes elétricas induzidas circulares, situadas em planos

perpendiculares à indução magnética , isto é, planos paralelos a ABCD.

Figura 17

Chamam-se corrente de Foucault a essas correntes que aparecem por indução em blocos metálicos. Pode-se demonstrar que a energia perdida num bloco metálico por causa das correntes de Foucault é proporcional ao quadrado da espessura BC do bloco. Para diminuir essa perda nós laminamos o bloco, isto é, em vez de fazermos um bloco metálico maciço, juntamos um grande número de lâminas finas, como indica a figura 1-b.

Para diminuir as perdas de energia por correntes de Foucault, as partes de ferro das máquinas elétricas são sempre laminadas, e nunca são blocos maciços. Assim são os núcleos de ferro dos transformadores. A figura 2 é fotografia de um aparelho simples para demonstrar a existência das correntes de Foucault. Os dois fios que entram pela esquerda

transportam corrente elétrica de um acumulador para a bobina que se vê em posição horizontal. Essa bobina produz um campo magnético perpendicular ao disco metálico. Os dois fios que saem pela direita estão ligados ao disco e vão ter a um galvanômetro. Girando-se o disco, há variação do fluxo magnético que o atravessa, pois suas partes entram e saem do campo à medida que ele gira. Então o galvanômetro acusa a passagem de uma corrente pelo disco.

Figura 18


1100.. AAPPLLIICCAAÇÇÕÕEESS DDAA IINNDDUUÇÇÃÃOO EELLEETTRROOMMAAGGNNÉÉTTIICCAA

Microfone

O microfone de indução é constituído por um imã permanente fixo, uma bobina móvel envolvendo o imã e uma membrana protegida por uma tela. A bobina que é solidária a membrana vibra quando as ondas sonoras que chegam ao microfone faz a membrana vibrar. Assim, ao movimentar-se no interior do campo magnético gerado pelo imã fixo, tensão elétrica é induzida na bobina móvel. Dessa forma, temos a transformação dos sons pelo microfone em variações de tensão elétrica na bobina móvel.

Figura 19

Normalmente, essa tensão induzida é muito pequena e deve ser amplificada para posterior uso.

Alto-Falante

Figura 20

O alto-falante ligado ao microfone converte as variações de tensão elétrica em sons. Ele é também constituído de um imã permanente fixo e de uma bobina móvel que envolve o imã. A bobina está ligada a um cone de papelão. Quando a corrente elétrica proveniente do microfone atravessa a bobina ela fica sob a ação do campo magnético originado pelo imã fixo. Assim, forças magnéticas agem sobre a bobina movimentando-a. O movimento da bobina implica na vibração do cone. O ar junto ao cone também vibra reproduzindo o som captado pelo microfone.


24

Cartões Magnéticos

Os cartões magnéticos possuem uma tarja magnética em um dos seus lados constituída por minúsculas partículas magnetizáveis distribuídas numa seqüência de regiões magnetizadas e não magnetizadas. Essa seqüência constitui um código binário que fornece todas as informações pessoais do portador do cartão. O leitor desse cartão é constituído de uma bobina enrolada num núcleo de ferro. Quando o cartão é inserido pelo usuário em um terminal de um caixa eletrônico, uma corrente elétrica variável é induzida na bobina. Esses sinais elétricos são recebidos por um computador que decodifica as informações existentes no cartão.

Figura 21

Detectores de Metais

O detector de metais é um aparelho que verifica se uma pessoa transporta objetos de metal, junto ao corpo ou na bagagem. Costuma ser utilizado em aeroportos, bancos e outras instituições, como medida de segurança, para evitar a entrada de armas. Para encontrar objetos metálicos submersos ou enterrados também se empregam detetores de metais. Em indústrias de processamento de alimentos, em moinhos na produção de carvão, nas fábricas de celulose, esses detetores são utilizados para remover fragmentos metálicos. O princípio de funcionamento de um detetor, qualquer que seja o seu tipo, baseia-se na indução eletromagnética. O aparelho consta de uma bobina que, ao ser percorrida por corrente elétrica, gera um campo magnético no seu núcleo de ferro. Quando um objeto metálico se aproxima, a variação do fluxo magnético induz correntes de Foucault nesse objeto. Sendo variáveis, essas correntes produzem campos magnéticos variáveis que induzem novas correntes na bobina, modificando a intensidade da corrente original. A variação da intensidade de corrente é detectada por um amperímetro que aciona um alarme sonoro e um sinal luminoso, indicando a presença do objeto.

Figura 22


25

1111.. EEXXEERRCCÍÍCCIIOOSS 1. (GREF) Se deslocarmos um ímã permanente

na direção de um solenóide, como indica a

figura (a), o ponteiro de um galvanômetro

ligado ao circuito se moverá no sentido

indicado.

Figura 23

a) Como se explica o movimento do ponteiro do

galvanômetro associado ao solenóide?

b) Indique, nas situações das figuras (b), (c) e

(d), o que acontece com o ponteiro do

galvanômetro e o sentido da corrente no fio do

solenóide.

2. (GREF) Quando empurramos um ímã na

direção de uma espira (figura a), o agente que

causa o movimento do ímã sofrerá sempre a

ação de uma força resistente, o que o obrigará à

realização de um trabalho a fim de conseguir

efetuar o movimento desejado.

Figura 24

a) Explique o aparecimento dessa força

resistente.

b) Se cortarmos a espira como mostra a figura

(25b), será necessário realizar trabalho para

movimentar o ímã?

3. (UFPR) Desde que Orsted descobriu que uma corrente elétrica era capaz de produzir um campo magnético, surgiu entre os cientistas o interesse em demonstrar se poderia ocorrer o efeito inverso, ou seja, se um campo magnético seria capaz de

produzir corrente elétrica. Um estudo sistemático desse problema foi realizado por Faraday em 1831 e resultou na formulação da lei da indução eletromagnética. Em seus trabalhos experimentais, Faraday utilizou ímãs, pedaços de fio e bobinas. A demonstração, e o entendimento desse fenômeno possibilitaram a construção dos primeiros dínamos e também o desenvolvimento de inúmeros aparelhos elétricos e eletrônicos até os dias de hoje. A figura abaixo ilustra uma montagem que permite estudar o fenômeno da indução eletromagnética. Nela, uma haste metálica h de 40 cm de comprimento desliza sem atrito, com velocidade constante de 2,5 m/s, sobre dois trilhos condutores. A extremidade esquerda de cada um desses trilhos está ligada a um resistor R com resistência 4 mΩ. Considere que a haste e os trilhos têm resistência elétrica desprezível, e que o campo magnético B tem módulo 1,5 mT. Calcule o módulo da diferença de potencial aplicada aos terminais do resistor R devido à indução de força eletromotriz no circuito.

Figura 25

4. Um condutor AB de resistência elétrica 0,50 Ω pode deslizar livremente sobre um fio condutor ideal dobrado em U e imerso num campo magnético uniforme de indução B, perpendicular ao plano do circuito, conforme a figura. B tem intensidade 0,20 T. Um agente externo puxa AB com velocidade constante v, induzindo uma corrente elétrica de 2,0 A. Determine:


26

a) o sentido da corrente elétrica induzida; b) o módulo da velocidade v.

Figura 26

5. (Inatel-MG) Quando o fio móvel da figura abaixo é deslocado para a direita, aparece no circuito uma corrente induzida i no sentido mostrado. O campo magnético existente na região A: a) aponta para dentro do papel. b) aponta para fora do papel. c) aponta para a esquerda. d) aponta para a direita. e) é nulo.

Figura 27

6. (UFV-MG) A figura abaixo ilustra uma espira retangular, de lados a e b, área A e resistência elétrica R, movendo-se no plano desta página. Após atingir a interface com a região II, a espira passará a mover-se nessa nova região, agora sujeita a um campo magnético B, uniforme e perpendicular ao plano da página. A velocidade V da espira é mantida constante ao longo de toda a sua trajetória.

Figura 28

7. (UFV-MG) Com uma bobina, fios condutores, uma lâmpada e um ímã, é possível elaborar uma montagem para acender a lâmpada. Pede-se: a) traçar o esquema da montagem; b) explicar seu princípio de funcionamento.

Figura 29

8. (UFG-GO) Um ímã permanente realiza um movimento periódico para frente e para trás, ao longo do eixo de um solenóide, como mostra a figura abaixo.

Figura 30

Esse movimento produz: a) uma corrente induzida no fio que tem sentido anti-horário para um observador no ímã. b) um fluxo estacionário de campo magnético através das espiras. c) uma corrente contínua no fio que causa dissipação de energia por efeito Joule. d) uma repulsão entre o solenóide e o ímã, quando eles se aproximam, e atração, quando eles se afastam. e) uma força eletromotriz que independe da freqüência de oscilação do ímã.


27

9. (Unifesp) O biomagnetismo é um campo de pesquisa que trata da medição dos campos magnéticos gerados por seres vivos, com o objetivo de obter informações que ajudem a entender sistemas biofísicos, a realizar diagnósticos clínicos e a criar novas terapias, com grandes possibilidades de aplicação em Medicina. Os campos magnéticos gerados pelos órgãos do corpo humano são muito tênues — da ordem de 10-15 a 10-9 tesla — e, para a sua medição, necessitam-se de equipamentos capazes de detectá-los de forma seletiva, devido à interferência de outros campos magnéticos, inclusive o terrestre, milhares de vezes mais intenso. A figura mostra duas espiras paralelas e de mesmo raio, que compõem um gradiômetro magnético, dispositivo capaz de detectar seletivamente campos magnéticos, e um ímã em forma de barra, que se move perpendicularmente aos planos das espiras, afastando-se delas, numa direção que passa pelo centro das espiras.

Figura 31

Segundo a lei de Lenz, pode-se afirmar que as correntes elétricas induzidas em cada espira, no instante mostrado na figura: a) somam-se, resultando em corrente elétrica de 1 para 2.

b) somam-se, resultando em corrente elétrica de 2 para 1. c) subtraem-se, resultando em corrente elétrica de 1 para 2. d) subtraem-se, resultando em corrente elétrica de 2 para 1. e) anulam-se, não interferindo na medição de outros campos.

10. (UFRGS-RS) A figura abaixo representa uma espira condutora quadrada, inicialmente em repouso no plano da página. Na mesma região, existe um campo magnético uniforme, de intensidade B, perpendicular ao plano da página.

Figura 32

Considere as seguintes situações. I. A espira se mantém em repouso e a intensidade do campo magnético varia no tempo. II. A espira se mantém em repouso e a intensidade do campo magnético permanece constante no tempo. III. A espira passa a girar em torno do eixo OO’ e a intensidade do campo magnético permanece constante no tempo. Em quais dessas situações ocorre indução de corrente elétrica na espira? a) apenas em I b) apenas em II c) apenas em III d) apenas em I e III e) em I, II e III


28

Resolução dos Exercícios

1. a) Segundo Michael Faraday, a

variação do fluxo magnético através de uma

espira circular, induz uma corrente elétrica no

solenóide, este é um conjunto de espiras e

nele é induzida uma corrente elétrica.

Invertendo a polaridade o ímã, há uma

inversão do fluxo magnético gerado pela

corrente induzida, dessa forma o ponteiro do

galvanômetro se movimenta de modo

contrário.

b) A extremidade da espira mais

próxima do ímã se “transformará” no pólo sul,

gerando uma resistência ao movimento do

ímã. A corrente elétrica induzida irá “descer”

na figura do solenóide, fazendo com que o

ponteiro do galvanômetro se movimente no

sentido horário.

c) Nessa situação, a corrente elétrica

“desce” a figura de modo que o ponteiro do

galvanômetro se movimenta no sentido anti-

horário.

d) Essa situação será parecida com a

situação (b).

2) a) Quando o ímã se aproxima da

espira, o campo magnético em cada ponto do

espaço varia com o tempo, inclusive na região

em que se encontra a espira. Esta variação

temporal do campo magnético cria um campo

elétrico, que pode ser representado por linha

de campo circulares com centro no eixo do

ímã, neste caso coincidindo com o eixo da

espira.

b) Se cortarmos a espira, não haverá

corrente induzida, nem energia térmica na

espira cortada, ou força resistente sobre o

ímã. Mas, ainda assim, teremos uma força

eletromotriz induzida.

3) A fem induzida entre os extremos do

condutor, durante seu movimento, vale:

4) a) O sentido da corrente elétrica

induzida é, pela regra da mão direita número

2, determinamos o sentido do movimento dos

elétrons no interior do condutor AB. O sentido

convencional da corrente elétrica induzida é

contrário ao do movimento dos elétrons e, no

caso, anti-horário.

b) A força eletromotriz é proporcional

ao comprimento do condutor, ao campo

magnético e à velocidade de deslocamento do

condutor, então:

da Lei de Ohm, temos:

5) De acordo com a regra da mão direita

número 2, concluímos que o campo

magnético aponta para dentro do papel.

Alternativa (a).

7) a)

b) Aproximando e afastando o ímã da

bobina, ocorre variação do fluxo

magnético e surge na bobina uma

corrente induzida.


29

8) Segundo a Lei de Lenz, a força

eletromotriz induzida no circuito fechado gera

uma corrente de indução cujo campo

magnético se opõe à causa que determinou

sua origem, logo existirá uma repulsão entre o

solenóide e o ímã, quando eles se

aproximarem, e atração quando eles se

afastam. Dessa forma, a alternativa correta é

a letra (d).

9) Segundo a Lei de Lenz, a força

eletromotriz induzida no circuito fechado gera

uma corrente de indução cujo campo

magnético se opõe à causa que determinou

sua origem. Dessa forma, as correntes

elétricas induzidas subtraem-se, resultando

em correntes elétricas de 2 para 1. Alternativa

(d).

10) Segundo a Lei de Faraday, a variação

do fluxo magnético “gera” uma corrente

elétrica induzida na bobina, dessa forma as

alternativas I e III são verdadeiras. Alternativa

(d).

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

1. Ramalho, Nicolau, Toledo; Fundamentos da Física, Volume 3, Nona Edição, Editora Moderna; Eletricidade, Introdução à Física Moderna e Análise Dimensional.

2. Halliday, D,; Resnick, R. Física 3. Ed. Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos. 3. GREF, EDUSP Física 3 eletromagnetismo GREF, EDUSP 4. SAAD, F. D. Explorando fenômenos da eletricidade e do eletromagnetismo. Curso de

capacitação de professores 2011.

PÁGINAS NA INTERNET

http://www.stevespanglerscience.com/

http://www.arvindguptatoys.com/toys.html

http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/

http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/inducao/

http://fap.if.usp.br/~lumini/f_bativ/f1exper/magnet/induc_re.htm

http://ifuspescola.blogspot.com/search?updated-min=2011-01-01T00%3A00%3A00-

08%3A00&updated-max=2012-01-01T00%3A00%3A00-08%3A00&max-results=5

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http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/inducao/

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xx eelleettrroommaaggnneettiissmmoo - sala pró …soc.if.usp.br/~egs/livro do professor.pdf ·...

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