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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 B V V B S Vista de Cima Condutor em movimento dentro de um campo magnético • Pelo Podemos Com Devido o movimento então a mesmo dizer esse do condutor,existe deslocamento, que cada teremos elétron uma livreacúmulo um uma diferença falta do de mesmo de depotencial elétrons fica sujeito na (sobra entre parte as de a extremidades prótons) inferior uma força do na magnética, condutor, parte do condutor. superior fazendo A que essapode com ddp do ser determinada que condutor, damos essa o nome fazendo extremidade de força com pela regra essa adquira que eletromotriz da mão umextremidade induzida esquerda potencial (e parafem). elétrico adquira ou cargas negativo. umnegativas potencial elétrico positivo. e e e V e V FM FM FM FM Vista de Cima V V B Podemos fazer uma comparação e FM V B • Uma barra metálica sendo deslocada em um campo magnético é equivalente a uma pilha ou bateria. 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. Exemplo • 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. 101T B B Solução • O sentido da corrente no condutor AB pode ser encontrado através da regra da mão esquerda para força magnética. A FM R= 2 B= B Sentido Sentido e convencional real FM 101T B V V B Solução • A corrente fem induzida induzida no condutor no condutor podepode ser obtida ser obtida pela pela equação lei dea Ohm: seguir: A R= 2 B= Sentido e convencional FM 101T B B 101T e 0,3V Dados cm 3 101 m Dados L 30 R 2 V 10 m s V e 0,3 i e B L V R101 23 101 10 A ei 00,,315 volt 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 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. 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. Sentido da Corrente Induzida Lei de Lenz • O sentido da corrente elétrica induzida é tal que seus efeitos tendem a se opor à causa que lhe deu origem 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: 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: Solução • Vamos determinar o sentido da corrente induzida através da regra da mão esquerda para força magnética: X FM Sentido Sentido e convencional real B FM B Vo Y V Solução • Vamos determinar o sentido da força produzida pela interação entre o campo magnético e a corrente elétrica, através da regra da mão esquerda para corrente elétrica: X FM B FM Sentido convencional B Vo Y i
