Indução Magnética

CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

TRABALHO DE FÍSICA III

Indução Eletromagnética

CUIABÁ-MT

2015 

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO 3

INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4

FLUXO MAGNÉTICO 5

LEI DE FARADAY 6

LEI DE LENZ 6

TRANSFORMADORES 7

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 10

 

INTRODUÇÃO

Em 1831, Michael Faraday, desvendava o princípio da indução magnética pelo qual uma alteração do campo magnético produz um campo elétrico, induzindo corrente elétrica em materiais condutores.

No entanto, qualquer corrente induzida tem um sentido tal que o campo magnético que ela gera se opõe à variação do fluxo magnético que a produziu, conforme o físico russo Heinrich Friedrich Emil Lenz explicou na lei de Lenz. Matematicamente, a lei de Lenz é expressa pelo sinal negativo que aparece na expressão matemática.

Logo, este trabalho apresenta de forma simplificada a indução magnética, onde toda vez que aproxima de um fio condutor um campo magnético, cria nele uma corrente elétrica, denominada corrente induzida.

Para atingir esse objetivo começamos revisando alguns conceitos envolvendo fluxo magnético, em seguida descrevemos os conceitos da lei de Faraday, lei de Lenz e por final mostramos brevemente o uso dessas leis em um transformador.

INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA

Na década de 1820, o físico dinamarquês Hans Cristian Oesterd, através de seus experimentos, descobriu que uma corrente elétrica gera um campo magnético à sua volta. A partir da comprovação de tal teoria, vários cientistas passaram a acreditar que o contrário também poderia acontecer, ou seja, um campo magnético gerar uma corrente elétrica. Nessa mesma época tinha-se certeza que a corrente elétrica era um fluido.

A teoria contrária à de Oesterd foi comprovada pelo físico e químico inglês Michael Faraday, em 1831. Tal fenômeno passou a ser chamado de indução magnética (ou indução eletromagnética, como melhor queira chamar) e foi descrito teórica e matematicamente pela Lei de Faraday. Foram utilizados vários experimentos para a demonstração dessas teorias, mas Faraday realizou o descrito abaixo:

Conecta-se uma espira condutora, desconectada de qualquer fonte de tensão, a um amperímetro. Em seguida aproxima-se da espira um imã em forma de barra. O amperímetro indica a passagem de corrente elétrica pela espira. Quando afasta-se o imã da espira, a corrente reaparece, mas em sentido contrário.

O sentido da corrente elétrica depende do pólo magnético e da direção do imã que está agindo na espira. Se o pólo norte do imã é aproximado, a corrente tem sentido horário, mas quando o pólo norte se afasta, a corrente tem sentido anti-horário. Se o pólo sul é aproximado da espira, a corrente tem sentido anti-horário, entretanto, se o pólo sul for afastado da espira a corrente tem sentido horário. Em ambos os casos, quanto mais rápido o movimento do imã, maior será a corrente.

Figura 1 – Quando o imã é afastado ou aproximado de uma espira, nela se estabelece uma corrente induzida.

A corrente gerada na espira é denominada corrente induzida. O trabalho executado para a produção dessa corrente é chamado de força eletromotriz induzida, e o processo utilizado para produzir a corrente induzida e a força eletromotriz chama-se indução.

FLUXO MAGNÉTICO

Para entender melhor a indução magnética, Faraday utilizou um conceito criado por ele mesmo: as linhas de força, que hoje é conhecido por linhas de campo.

Fluxo magnético nada mais é do que a quantidade de linhas de campo que atravessam uma superfície plana. Quando essa superfície é colocada mais ou menos próxima de um campo magnético, há um maior ou menor número de linhas furando essa superfície. A corrente induzida que a atravessa é diretamente proporcional ao campo magnético.

Faraday convencionou que para representar um campo magnético a densidade das linhas seria proporcional à intensidade do campo. O cálculo dessa densidade das linhas é verificar quantas linhas existem para cada metro quadrado da superfície plana perpendicular as linhas. Assim, podemos representar matematicamente da seguinte forma:

, onde:

ᶲ - fluxo magnético

B – campo magnético

A – área de superfície plana

No SI a unidade de fluxo magnético denomina-se Weber (Wb).

LEI DE FARADAY

Faraday percebeu que o surgimento da corrente induzida em um circuito sempre está relacionado com a variação do fluxo magnético através, desse mesmo circuito. Suas conclusões deram origem a um dos princípios fundamentais do eletromagnetismo:

Sempre que ocorrer uma variação do fluxo magnético através de um circuito fechado, será estabelecida nesse circuito uma corrente induzida. Quando o fluxo está aumentando, a corrente tem sentido contrário ao que apresenta quando o fluxo está diminuindo

A lei de Faraday estabelece que uma força eletromotriz é gerada em um circuito elétrico fechado submetido a um fluxo magnético variável no tempo. Assim, temos:

O nome força eletromotriz, fisicamente não representa força, mas sim uma diferença de potencial elétrico. Dessa forma, tem como unidade no SI, o volt (V).

LEI DE LENZ

Após