Indução magnética

1-Introdução

Utilizando a lei de Faraday-Lenz, iremos demonstrar a influência do fluxo magnético na geração da corrente causado pela aproximação de imã à uma bobina de 600 espiras e demonstrar a aplicação da regra da mão direita para definição do sentido da corrente em função do pólo magnético do imã utilizado.

2 – Objetivo

Demonstrar como o fluxo magnético gera corrente na espira e como o campo influencia sua direção.

3 - Teoria

LEI DE FARADAY

Indução é o fenômeno que encerra o eletromagnetismo.

na verdade, antes de se descobrir o fenômeno da indução, já se sabia que a carga elétrica em movimento gerava campo magnético. já se sabia que era possível, a partir de um fenômeno, ter uma manifestação magnética. Mas a condição para isso, é que a carga elétrica estivesse em movimento, dela iria gerar um campo magnético, que seria determinado pela regra da mão direita. Essa carga iria sofrer uma força magnética, caso ela estivesse se movimentando no campo magnético.

Mas a partir disso, se começou a perguntar: Se você consegue, a partir da eletricidade, apresentar, fazer com que a matéria apresente uma manifestação magnética, o caminho contrário também é possível? Seria possível? Existiria essa simetria, a partir de um fenômeno magnético? Você conseguiria apresentar um fenômeno elétrico?

Quem descobriu isso?

Quem descobriu a condição para que isso acontecesse, para que o fenômeno magnético também apresentasse manifestação elétrica, foi Michael Faraday.  

E como ele chegou nessa conclusão, como chegou nessa condição necessária?

É o que será explicado a seguir.

Faraday fez uma série de experimentos que ajudaram ele a chegar nas suas conclusões.

Dois desses experimentos serão explicados a abaixo:

O 1º experimento dele, foi com um imã barra, onde no campo magnético desse imã (pólo Norte), estava posicionado uma espira feita de um material condutor e ainda ligada nessa espira, tinha um amperímetro (dispositivo que mede a corrente elétrica).

O que Faraday observava, é que, quando a espira estava parada, não circulava nenhuma corrente, nenhuma corrente era lida no amperímetro. Então não tinha corrente elétrica.

E quando ele movimentava a espira pra frente e pra trás, enquanto a espira estava sendo movimentada, o amperímetro acusava a presença de corrente elétrica na espira.

Se ele voltasse a soltar a espira e deixar ela em repouso no campo magnético, de novo a leitura do amperímetro marcava 0 (zero).

No 2º experimento que Faraday realizou, ele tinha dois solenóides, onde o 1º deles, estava ligado a uma fonte de tensão, que podia fazer circular uma corrente por esse solenóide e uma chave para abrir e fechar o circuito, interromper ou não a corrente.

Ao lado desse solenóide, tinha um outro solenóide, que não tinha nenhuma fonte de tensão acoplada nele, só tinha um amperímetro, que era para marcar se havia ou não corrente no solenóide.

Na chave que estava aberta, nenhuma corrente circulava no solenóide, nenhum campo magnético existia nesse solenóide.

No solenóide que estava com o amperímetro, o mesmo marcava zero.

No momento em que a chave era fechada, circulava uma corrente pelo solenóide e aparecia no mesmo um campo magnético.

E no momento do fechamento da chave, surgia no amperímetro, uma corrente elétrica, acusando que nesse solenóide, começou a circular uma corrente elétrica.

Mas essa corrente logo voltava a ser zero, ela logo baixava, diminui para zero de novo. Era só no momento do fechamento da chave que surgia, o ponteiro batia no máximo e voltava pro zero, mostrando que a corrente só durou alguns instantes.

A corrente só iria voltar a surgir, quando a chave se era fechada. No momento que a chave se era fechada, era desligado o campo magnético do solenóide e surgia no outro solenóide uma corrente no sentido contrário, que logo voltava pra zero.

Só no momento da abertura da chave, é que a corrente surgia. Logo depois ela voltava a ser zero.

Então era mais ou menos assim, quando o campo magnético surgia, havia corrente no solenóide. No momento em que o campo ficava estável, não tinha nenhuma corrente nesse solenóide.

Sumia o campo, nesse momento surgia a corrente. Assim que se estabilizasse essa situação, a corrente voltava a ser zero.

Essa corrente que surge no solenóide, é uma corrente alternada, porque hora ela num sentido, o ponteiro acusa a corrente numa direção, outra hora ela tá em outro sentido, o ponteiro acusa a corrente na outra direção. Então essa corrente marcada pelo amperímetro, é uma corrente alternada.

Outra coisa importante em se destacar, é que esse solenóide, como já foi mencionado antes, não está ligado a nenhuma fonte de tensão, não há voltagem nesse solenóide.

Então, foi criada aí, de alguma maneira, uma diferença de potencial (ddp), que pode fazer a corrente circular.

Na verdade, essa ddp, essa força eletromotriz que surge no solenóide, o Faraday chamou de Força Eletromotriz Induzida (f.e.m.).

Mas porque induzida?

Ela foi induzida pela presença do campo magnético do outro solenóide, mas a simples presença desse campo magnético, não é suficiente para induzir uma força eletromotriz nesse solenóide.

Faraday percebeu que a f.e.m. que iria gerar corrente, só surgia no momento em que o campo aumentava ou diminuía.

A simples presença do campo, não bastava, ele precisava estar variando.

O que Faraday conseguiu concluir, é que sempre que surgia corrente no amperímetro, sempre que surgia f.e.m., o fluxo de campo magnético dentro do solenóide, estava variando. E essa é a grande condição necessária para fazer o fenômeno magnético apresentar uma propriedade elétrica.

O fluxo de campo magnético, por dentro do condutor, deve estar variando.

Voltando para o 1º experimento de Faraday, agora conseguimos entender porque só surgia corrente nesta espira quando ela estava se movimentando.

Colocando a espira bem próximo do imã, e ao observar o número de linhas de campo que estão atravessando a espira, Faraday percebeu que não tinha nenhuma corrente circulando na espira, pois o fluxo de campo magnético dentro da espira era constante. Mas a partir do momento que ele ia afastando a espira do imã, levando a espira para uma região onde o campo magnético era menor, diminuía o campo magnético, faz o fluxo diminuir. O número de linhas dentro da espira diminuiu, variou o fluxo. Se afastar ainda mais, o fluxo irá diminuir mais.