B - Prof. Hebert Monteiro

Indução
Eletromagnética
Prof. Hebert Monteiro
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
B
V
V
B
S
Vista de Cima
Condutor em movimento dentro
de um campo magnético

•
Com
do
Devidoo movimento
Pelo
Podemos
então
a mesmo
dizer
esse
condutor,
cada teremos
elétron
deslocamento,
que
existe
uma
livre
do de
mesmo
fica
um acúmulo
uma
diferença
falta
de
depotencial
elétrons
sujeito
a extremidades
uma força
na parte
(sobra
entre
as
de
prótons)
inferior
do
na
magnética,
que
condutor,
parte
do
condutor.
superior
fazendo
A
essapode
com
ddp
do
ser
pela
que determinada
condutor,
damos
essa
o nome
fazendo
extremidade
de força
com
regra
daum
mão
direita
adquira
que
eletromotriz
essa
extremidade
induzida
potencial
(e
para
cargas
elétrico
adquira
ou
fem).
negativo.
umnegativas
potencial
elétrico positivo.
e
e
e
V
e
V
FM FM FM FM
Vista de Cima
V
V
B
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
Corrente Induzida


Se
o
condutor
se
movimenta ao longo de
fios condutores paralelos,
que formem um circuito
fechado,
haverá
um
movimento contínuo de
elétrons por esse circuito.
A
esse
movimento
contínuo
de
elétrons
damos
o
nome
de
corrente elétrica induzida.
i - sentido
convencional
e
FM
V
B
Vista de Cima
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.
Exercício

Um condutor AB de comprimento 30cm 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
V
R= 2
B=
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.
101T
B
B
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.
Campo magnético
Corrente
da bobina F
induzida
No instante em que a
Corrente induzida em
V
é aberta ou
Para podermos entenderchave
casosCmais
uma espira, causada
N
complexos deG induçãofechada,
devemosaparece, na
F
pela aproximação do
G
uma
definir a grandeza fluxobobina
magnético
pólo norte de um imã.
corrente induzida.
A
C
Fluxo Magnético

Grandeza escalar que mede o
número de linhas de indução que
atravessam a área A de uma
espira imersa num campo
magnético uniforme é chamada
fluxo magnético (), sendo
definida por:
  B  A  cos
A = área em m2;
B = campo magnético em tesla (T );
 = fluxo magnético em weber (Wb )
B

A
n
Valores particulares do fluxo magnético
B
B
n
A
n
A
  0o
cos  1
 B A
  90o
cos  0
0
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:

e 
t
• Onde  é a variação do fluxo observada no intervalo de
tempo t.
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.
Exemplos de variação do fluxo
magnético

Variação do fluxo  através de variação de B :
• Variando o ponto C
estamos alterando a
•corrente
Aproximando
e
que circula
afastando
bobina
pela
bobina,a fazendo
estamos que
variando oa
com
vetor
campo
intensidade
vetor
magnético
B.
campo
magnético
B
produzido pela bobina
varie.
Exercícios
X

(UFMG)
Observe
a figura
a seguir:
Trilhos
metálicos
Vo
B
Y
Essa figura mostra um trilho metálico, horizontal, sobre o
qual uma barra, também metálica, pode se deslocar
livremente, sem atrito. Na região onde está o trilho, existe
um campo magnético B, saindo do papel. Lançando-se a
barra para a direita, com velocidade Vo, haverá nela uma
corrente elétrica:
Exercícios
1) Na figura abaixo o campo magnético entre os pólos do eletroímã
permanece sempre uniforme, porém seu módulo aumenta com
uma taxa crescente de 0,020 T/s. A área da espira condutora
imersa no campo é igual a 120 cm2 e a resistência total do circuito,
incluindo o galvanômetro, é igual a 5,0 Ω. Calcule a fem induzida e
a corrente induzida no circuito.
Aplicação da indução eletromagnética

O microfone de Indução:
Tela de proteção
Membrana
Bobina móvel
ligada à membrana
Ímã Fixo
Força Eletromotriz em uma bobina

Uma bobina nada mais é do que um conjunto de espiras
interligadas. No caso de uma bobina com N espiras idênticas,
supondo que o fluxo magnético varie com a mesma taxa através de
todas as espiras, a taxa de variação total através de todas as
espiras é N vezes maior que a taxa através de uma única espira.
Se ФB é o fluxo magnético através de cada espira, a fem induzida
total em uma bobina com N espiras é dada:
ε = - N ΔФB
Δt
Exercícios

Uma bobina com 50 espiras circulares com raio igual a 4,0 cm é
colocada entre os pólos de um grande eletroímã, onde o campo
magnético é uniforme e forma um ângulo de 60º com o plano da
bobina. O campo magnético diminuiu com uma taxa igual a 0,200
T/s. Qual é o módulo e o sentido da fem induzida?
2) Em uma experiência de Física feita em um laboratório, uma bobina
com 200 espiras, com seção reta de área igual a 12 cm2, gira em
0,040 s desde uma posição na qual seu plano é perpendicular ao
campo magnético da Terra até uma posição na qual seu plano é
paralelo ao campo. O campo magnético da Terra onde se situa o
laboratório é igual a 6,0 x 10-5 T. (a) Qual é o fluxo magnético total
que passa pela bobina antes de ela ser girada? Após ela ser
girada? (b) Qual a fem induzida média na bobina?
Sentido da Corrente Induzida
Lei de Lenz

O sentido de qualquer efeito de indução magnética é tal
que se opõe à causa que produz esse efeito.
Aplicação da indução eletromagnética
• O gerador de energia elétrica: