Eletromagnetismo, Notas de aula de Engenharia Mecânica

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Indução Eletromagnética

A enorme quantidade de energia elétrica, usada para iluminar as grandes cidades, é gerada graças ao fenômeno da indução eletromagnética

Condutor em movimento dentro de

um campo magnético

• (^) Consideremos um condutor metálico, movimentando- se com velocidade V , perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético B. N S

B

V B Vista de Cima V

Podemos fazer uma comparação

• (^) Uma barra metálica sendo deslocada em um campo magnético é equivalente a uma pilha ou bateria. B V e F M

Cálculo da força eletromotriz

induzida

• (^) L = comprimento do condutor dentro do campo magnético (metros);
• (^) B = intensidade do campo magnético uniforme (tesla);
• (^) V = velocidade de deslocamento (m/s);
• (^) V perpendicular a B ;
• (^) e = força eletromotriz induzida (volts).

e  B  L  V

Algumas observações

• (^) Caso o condutor pare, não teremos mais força eletromotriz induzida ( e ou fem ) e corrente induzida ( i );
• (^) Para que a corrente se mantenha constante, devemos garantir velocidade e campo magnético constantes
• (^) Essa forma de gerar uma fem induzida não é utilizada na prática.

Exemplo

• (^) Um condutor AB de comprimento 30 cm move-se em um plano horizontal apoiado em dois trilhos condutores que estabelecem um circuito conforme a figura a seguir. O condutor é arrastado pelos trilhos com velocidade constante igual a 10m/s. A B V B R= 2  B= 10  1 T Assim determine: a) o sentido convencional da corrente no condutor AB; b) a fem induzida no condutor; c) a intensidade da corrente que percorre o condutor.

Solução

• (^) A fem induzida no condutor pode ser obtida pela equação a seguir: A B V B R= 2  B= 10  1 T e F M Sentido convencion al e volt e B L V V m s L cm m B T Dados 0 , 3 10 3 10 10 10 30 3 10 10 1 1 1 1                       
• (^) A corrente induzida no condutor pode ser obtida pela lei de Ohm: i A R e i R e V Dados 0 , 15 2 0 , 3 2 0 , 3         

Outros exemplos de fem induzida

• (^) O grande cientista inglês M. Faraday, realizando um número muito grande de experiências no século XIX, verificou que existem várias outras situações nas quais se observa o aparecimento de uma corrente induzida em um circuito. N V Corrente induzida Corrente induzida em uma espira, causada pela aproximação do pólo norte de um imã. No instante em que a chave C é aberta ou fechada, aparece, na bobina G uma corrente induzida. Campo magnético da bobina F F (^) G C A Para podermos entender casos mais complexos de indução devemos definir a grandeza fluxo magnético

Valores particulares do fluxo magnético A B n

cos 0

  o

B A

o

cos 1

  A B n

Lei de Faraday da Indução Eletromagnética

• (^) Sempre que ocorrer uma variação do fluxo magnético através de um circuito, aparecerá, neste circuito, uma fem induzida. O valor desta fem, e, é dada por: t e   
• (^) Onde  é a variação do fluxo observada no intervalo de tempo  t.

Exemplos de variação do fluxo magnético

• (^) Variação do fluxo  através de variação de  :
  • (^) Girando a espira o

valor do ângulo 

varia de 0º a 180º.

Exemplos de variação do fluxo magnético

• (^) Variação do fluxo  através de variação da área :
• (^) Puxando o condutor com uma velocidade V, estamos aumentando a área.

Aplicação da indução eletromagnética

• (^) O microfone de Indução: Tela de proteção Membrana Bobina móvel ligada à membrana Ímã Fixo

Aplicação da indução eletromagnética

• (^) O gerador de energia elétrica: