Apresentação de Eletromagnetismo, Slides de Eletromagnetismo

Baixe Apresentação de Eletromagnetismo e outras Slides em PDF para Eletromagnetismo, somente na Docsity!

Lei de Faraday

Indução Eletromagnética

Prof. Watson A. de Oliveira

Michael Faraday

• Michael Faraday Nascido em Newington, Surrey, 22 de setembro de 1791 foi um físico e químico britânico. É considerado um dos cientistas mais influentes de todos os tempos. As suas contribuições mais importantes e os seus trabalhos mais conhecidos tratam dos fenômenos da eletricidade, da eletroquímica e do magnetismo, mas Faraday fez também diversas outras contribuições muito importantes na física e na química.

O Fluxo de um campo magnético

• Considerando um campo magnético constante e que

o vetor de campo magnético faça um determinado

ângulo θ com o versor n , podemos escrever:

• Essa expressão nos mostra que o fluxo Φ B

pode ser

positivo, negativo ou zero, dependendo do ângulo θ.

• A unidade de fluxo de campo elétrico é Tesla metro

quadrado [ T m

2

], que é igual a 1 Weber [Wb].

O Fluxo de um campo magnético

• Podemos visualizar mentalmente o fluxo de um campo magnético, por exemplo, ao aproximar um ímã permanente de uma espira circular. Ao aproximar o polo norte desse ímã em direção ao centro da espira, como as linhas saem do polo norte em direção ao polo sul, poderemos observá-las passando pelo centro da espira. Quanto mais linhas de campo estiverem passando por dentro da espira, maior será o fluxo magnético. N S Fluxo de campo magnético de um ímã permanente no interior de uma espira

Indução magnética

• Se o ímã for movido muito vagarosamente, a corrente não aparece. Da mesma forma, ao afastar o ímã do centro da espira, surge uma corrente negativa, mas somente se o movimento do ímã for muito rápido. Dessa forma, Michael Faraday constatou que uma tensão (força eletromotriz) era induzida nos terminais da espira quando ocorria uma variação temporal do fluxo, ou seja:

Transferência de energia

• Considere a espira apresentada a seguir. Quando o ímã é aproximado ou afastado da espira, uma força magnética se opõe ao movimento e, portanto, é preciso realizar um trabalho positivo. Como existe uma resistência característica da espira, uma energia térmica é produzida devido à corrente induzida na espira pelo movimento. Assim, existe uma transferência de energia mecânica no sistema ímã-espira para energia térmica. Espira retangular movimentando-se em um campo magnético constante

Exercício 34 Uma espira retangular de dimensões 6 cm x 10 cm, é colocada perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético uniforme de intensidade 10

• T. A intensidade do campo magnético é reduzida a zero em 3 ms. Determine a f.e.m. induzida média neste intervalo de tempo. 6 cm

Questão 35 A figura a seguir representa uma espira condutora retangular em um campo magnético uniforme B que tem a direção do eixo x. Considerando que a espira pode girar em torno do eixo y, designaremos  como o ângulo de giro formado pelo plano da espira com o eixo z. Considere a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo: “O fluxo magnético através da espira é máximo quando  é igual a ___________ e nulo quando  é igual a ____________”. a) zero - 45°. b) zero – 90°. c) zero – 180°. d) 90° - zero. e) 90° - 180°.

Auto- indução

• Considere a imagem a seguir, que mostra um solenoide composto por N espiras e percorrido por uma determinada corrente I. Essa corrente produz um campo magnético que percorre o solenoide internamente. Esse fluxo atravessa a região definida pela área do solenoide. Assim, é intuitivo que o campo magnético gerado por um solenoide percorrido por uma corrente I (variante no tempo) seja capaz de atuar no próprio solenoide. Esse fenômeno é conhecido como autoindução

Indutores e Indutância

• Indutores são dispositivos que têm capacidade de

armazenar campos magnéticos. O fluxo magnético

total em um indutor é proporcional ao campo

magnético, que por sua vez é proporcional à corrente

elétrica, e dessa forma podemos escrever a seguinte

relação, onde L é a letra designada para a indutância,

dada em Henry (H):

Indutores e Indutância

• Na ausência de materiais magnéticos, o fluxo

concatenado é proporcional à corrente que passa no

indutor, sendo a autoindutância o coeficiente de

proporcionalidade. Logo, NΦ=LI, e a equação da fem

autoinduzida será:

considerando L como uma constante, temos que:

Indutores e Indutância

• De certa forma, a indutância tem a propriedade de

suavizar as variações de corrente, ou impedir que as

variações de corrente ocorram bruscamente.

• Em outras palavras, a indutância promove uma inércia

ou amortecimento da corrente elétrica que pode ser

notada no atraso da corrente em dispositivos

indutivos como motores elétricos.

Exercício 37 - Resposta Através da área A = 1,5. 10

• em um certo intervalo de tempo t, a intensidade do campo passa de: B inicial = 2,0 T para B final

= 0  B = (B

final

- B

inicial

Então B = - 2,0 T e a variação do fluxo magnético é:  = B. A. cos 0°  = -2,0. 1,5. 10

•   = -3,0. 10 - Wb (T.m 2 ) Para um tempo de 1 s temos que  ind

• V. Considerando a lei de Ohm podemos fazer: i = V/R  i = 3,0. 10

/ 4,0  i = 7,5. 10

A Lembrando que i = q / t  q = i / t q = 7,5. 10

C.

Exercício 38 Uma bobina chata formada por 100 espiras circulares idênticas de raio 10 cm, está em posicionada perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético uniforme B = 0,2 T como se vê em 1 na figura abaixo. Em 0,5 s a bobina é levada para a posição 2. Calcule a f.e.m. induzida média. 1 B 2