campos campo alternada
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Indução Eletromagnética Foram as experiências de Oersted que permitiram concluir que as correntes elétricas criam campos magnéticos. Colocou-se naturalmente a questão contrária: pode um campo magnético induzir uma corrente elétrica? Em 1831 Faraday descobriu que movimentando o magnete relativamente a um circuito induzia uma corrente elétrica no circuito. O mesmo acontece quando se movimenta o circuito relativamente ao magnete ou se deforma o circuito. Esta corrente é induzida pela variação do fluxo de indução magnética através do circuito. Falamos de um processo de indução eletromagnética. Indução Eletromagnética Em todos os exemplos seguintes vai haver uma variação com o tempo do fluxo de um campo magnético uniforme através do circuito indução eletromagnética. Aumento da área do circuito deslocando um condutor em contacto com um circuito em U Espira a rodar num campo magnético = B A cos Deformação de uma espira submetida a um campo magnético provocando variação da superfície Na situação do slide anterior, o campo magnético tem um valor B=0,50 T e a superfície mostrada tem uma área de 0,01 m² (100cm²). Calcule o valor do fluxo magnético por meio da superfície supondo que: a) θ = 60° b) θ = 0° c) θ = 90° Lei de Faraday - Newman A força eletromotriz induzida (fem) em um circuito fechado é determinada pela taxa de variação do fluxo magnético que atravessa o circuito. ε = - /t Lei de Lenz Lei de Lenz: a f.e.m. induzida e a corrente induzida surgem com um sentido que se opõe à variação que as provocou. A corrente induzida vai gerar um fluxo de indução magnética que se vai opor à variação de fluxo de indução magnética que a gerou. Quando a barra se move para a espira, o fluxo magnético através da espira aumenta. A corrente aí induzida cria um campo magnético (a tracejado) cujo fluxo se vai opor ao aumento de fluxo magnético através da espira (provocado pelo movimento da barra). Um eletroímã gera um campo magnético B1=0,3 T em uma espira circular de área 0,02 m² e resistência 5,0 Ω. Ao aproximar este eletroímã da espira, em 0,2 s, o campo passa a ser B2=0,8T. Determine: a) a força eletromotriz induzida na espira. b) a intensidade da corrente induzida na espira. Transformador • Um transformador é um dispositivo para modificar tensões e correntes alternadas sem perda apreciável de potência. • Um transformador simples é constituído por dois enrolamentos em torno de um núcleo de ferro. O enrolamento que recebe a potência é o primário, o outro o secundário. 10 10 U1 U2 Volt Volt i2 i1 N1 N2 i2 i1 N1 = U1 N2 U2 4 espiras 8 espiras N1 = i2 N2 i1 a) b) Um transformador de tensão possui 100 espiras em seus rolamentos primários e 500 espiras nos rolamentos secundários. Ligando-se o primário desse transformador a uma fonte de tensão alternada de 120 V, verifica-se que o primário é percorrido por uma corrente de intensidade 2,0 A. Calcule a voltagem no secundário desse transformador Determine a intensidade da corrente no secundário desse transformador. 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 • Podemos então dizer que existe uma diferença de potencial entre as extremidades do condutor. A essa ddp damos o nome de força eletromotriz induzida (e ou fem). e FM Vista de Cima 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 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 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. V R= 2 B B= 101T B Solução A Sentido real Sentido convencional V R= 2 B B= 101T B Solução A Sentido convencional R= 2 B 101T Dados L 30cm 3 101 m V 10 m s e FM B B= 101T e B L V 101 3 101 10 e 0,3volt V B e 0,3V Dados R 2 e 0,3 R 2 i 0,15A i Aplicação da indução eletromagnética • O gerador de energia elétrica: Auroras boreal e austral GARRAFA MAGNÈTICA CINTURÃO DE VAN ALLEN CINTURÃO DE VAN ALLEN AURORA BOREAL
