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Apostilas de Engenharia Mecânica sobre a Indução Eletromagnética, Experiências de indução eletromagnética, Fluxo magnético, Lei de faraday, Lei de lenz.
Tipologia: Notas de estudo
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Quase todos os aparelhos e dispositivos modernos que utilizamos atualmente possuem um circuito elétrico em suas partes internas. Ex.: televisores, computadores, ...
Para que esses aparelhos funcionem é necessário que uma força eletromotriz (fem) produza corrente elétrica nestes circuitos, até o semestre passado quase sempre tomamos uma bateria como fonte de fem. No entanto, na maior parte destes equipamentos a fonte de fem não é uma bateria e sim uma usina geradora de energia elétrica. Tal usina produz energia elétrica mediante a conversão de outras fontes de energia em energia elétrica.
Mas, como ocorre essa conversão de energia?
A resposta é um fenômeno chamado INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA.
No inicio da década de 1830, Michael Faraday, na Inglaterra, e Jopseph Henry, nos EUA, descobriram independentemente que um campo magnético variável pode induzir uma corrente elétrica em um condutor. As correntes e tensões causadas por campos magnéticos variáveis são denominadas correntes induzidas e tensões induzidas.
Figura (a) um imã se aproximando de uma bobina conectada a um galvanômetro induz uma corrente na bobina. Quando o imã se afasta da bobina, a corrente induzida possui sentido contrário ao anterior. Quando o imã permanece em repouso, não existe nenhuma corrente induzida.
Figura (b) Uma segunda bobina conduzindo corrente contínua se aproximando da primeira bobina conectada ao galvanômetro induz uma corrente na segunda bobina. Quando a segunda se afasta da primeira, a corrente induzida possui sentido contrário ao anterior. Quando as duas bobinas permanecem paradas não existe nenhuma corrente induzida.
Fluxo Magnético
Suponha uma superfície S colocada na presença de um campo magnético uniforme e de indução magnética B. Em um elemento de S seja dA a área, ᡦ㕈 o vesor normal (perpendicular) à
superfície e θ o ângulo que ᡦ㕈 faz com a direção do vetor campo magnético ᠨ䙒ጘ, veja:
Dessa forma, podemos definir fluxo magnético pela letra Φ (fi), como sendo:
ᙨ
う
Em uma superfície plana de área A o campo uniforme de intensidade 㘧ᠨ䙒ጘ^ 㘧 produz o fluxo magnético
Lembrando que a indução magnética se trata de grandeza vetorial, sendo assim, ela possui módulo, direção e sentido. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de fluxo magnético (Φ) é o Weber ( Wb ) e a unidade da indução magnética (B) é o tesla ( T ).
O fluxo magnético pode ser entendido como sendo o número de linhas de indução que atravessam a superfície, assim sendo podemos concluir que quanto maior o número de linhas que atravessam a superfície maior será o valor do fluxo magnético.
Em uma superfície fechada (S) a normal é dirigida, por convenção na física, para fora; e em qualquer caso, verifica-se que o fluxo de indução magnética nesta superfície é nulo
Em um contorno fechado (C) pode-se apoiar uma superfície S 1 , ou outra S 2 , etc.... (como o corpo e a tampa de uma panela). Juntas as partes formam uma superfície S fechada e o fluxo sobre ela é
Em módulo, o fluxo de indução é o mesmo para todas as superfícies que se apoiarem sobre um mesmo contorno fechado (C).