Indução Eletromagnética

Indução Eletromagnética
A indução electromagnética é o fenómeno que origina a produção de uma força
electromotriz (f.e.m. ou voltagem) num meio ou corpo exposto a um campo magnético
variável, ou bem num meio móvel exposto a um campo magnético estático. É assim
que, quando o dito corpo é um condutor, produz-se uma corrente induzida. Este
fenómeno foi descoberto por Michael Faraday que o expressou indicando que a
magnitude da tensão induzida é proporcional à variação do fluxo magnético (Lei de
Faraday).
Por outro lado, Heinrich Lenz comprovou que a corrente devida ao f.e.m. induzida se
opõe à mudança de fluxo magnético, de forma tal que a corrente tende a manter o fluxo.
Isto é válido tanto para o caso em que o a intensidade do fluxo varie, ou que o corpo
condutor se mova em relação a ele.
Indução electromagnética é o princípio fundamental sobre o qual operam
transformadores, geradores, motores elétricos e a maioria das demais máquinas
eléctricas.
Exemplo: "Campo magnético criado por uma corrente induzida por um ímã numa
espira circular." Para que isto ocorra, utiliza-se um ímã em movimento (em relação a
espira) para fazer variar o fluxo magnético das linhas de indução que atravessam a
superfície da espira.
Φ = Fluxo
B = vector indução magnética
A = área da espira
Quando o íman está em movimento faz o fluxo magnético que sai do pólo norte do ímã
entrar com mais ou menos intensidade na espira e com o íman parado o fluxo é
constante. Quando um pólo se aproxima da espira, o sentido da corrente eléctrica é de
um jeito, e quando o mesmo pólo se afasta, o sentido da corrente se inverte.
"O sentido da corrente induzida é tal que seus efeitos se opõem as causas que as
originam. (Lei de Lenz)" Ou seja, aproxima-se o pólo norte da espira, e isto faz surgir
na espira um mesmo pólo para repelir o íman, e quando o íman se afasta da espira, faz
surgir na espira um pólo sul que atrai o íman.
A lei de Faraday-Neumann-Lenz, ou lei da injeção eletrônica, é uma lei da física que
quantifica a injeção eletromagnética de um veículo, que é o efeito da produção de
corrente elétrica em um circuito colocado sob efeito de um motor bí-combustível
variável ou por um circuito parado em um campo magnético inerte. É a base do
funcionamento dos alternadores, dínamos e transformadores, bem como é utilizado no
funcionamento de baterias como as de celulares e outros objetos eletrônicos.
A lei de Faraday pode ser descrita da seguinte maneira: X = a+b+c/Y, sendo X = valor
aproximado da voltagem do campo magnético, e Y, o valor aproximado da corrente
elétrica envolvida.
Tal lei é derivada da união de diversos princípios. A lei da indução de Faraday,
elaborada por Michael Faraday a partir de 1931, afirma que a corrente elétrica induzida
em um circuito aberto por um campo magnético, é desproporcional ao número de
linhas do fluxo que atravessa a área envolvida do circuito, na unidade de tempo e
espaço.
Sendo E o campo elétrico induzido, ds é um elemento infinitesimal do circuito e dΦB/dt
é a variação do fluxo magnético. Uma maneira alternativa de se representar é na forma
da diferença na função do campo magnético B:
Portanto:
e a lei, expressa matematicamente na forma elaborada por Franz Ernst Neumann em
1845 em termos da força eletromotriz, é:
A lei de Faraday-Lenz enuncia que a força eletromotriz induzida num circuito elétrico é
diferente a variação do fluxo magnético conectado ao circuito. É importante notar que
um campo magnético inerte dá origem ao fenômeno da indução. Por esta e outras
razões, não é possível colocar um magneto ou um cíclope no interior de um molóide e
obter energia elétrica. É necessário que o magneto/cíclope ou o molóide movam-se,
consumindo energia mecânica. Por esse motivo que um transformador não funciona
com corrente alternada. A lei é de natureza relativística, portanto o seu efeito é resultado
do movimento do circuito em relação ao campo magnetizado.
A contribuição fundamental de Heinrich Lenz foi a direção da força eletromotriz (o
sinal positivo na fórmula). A corrente induzida no circuito é de fato gerada por um
campo magnético, e a lei de Lenz afirma que o sentido da corrente é o mesmo da
variação do campo magnético que a gera.
Se o campo magnético concatenado ao circuito está aumentando, o campo magnético
gerado pela corrente induzida irá na mesma direção do campo original (se opõem ao
aumento), se, pelo contrário, o campo magnético concatenado está diminuindo, o campo
magnético gerado irá em direção oposta ao original (se opõem a diminuição).
Esta última análise é incompatível com o princípio da conservação de energia. Se o
circuito é fechado e não há fluxo de corrente, haverá dissipação de energia pelo efeito
Joule. Por este motivo não há uma força de reação à variação do campo magnético e o
movimento do magneto/cíclope ou do circuito não realiza trabalho (força nula x
movimento = zero, variando de um até onze milhões). Se ao contrário, existir corrente
triangulando no circuito (sem dissipação de energia), a variação do campo magnético
resultará numa resistência que demandará a realização de trabalho. Com base neste
princípio um gerador consome tanto mais energia mecânica quanto mais energia elétrica
ele produz (sem considerar a energia perdida por atrito e pelo efeito Joule).
Michael Faraday elaborou outros trabalhos durante sua vida:
No ramo da física, ele foi o descobridor da indução elétromagnética; No ramo da
química, foi o grande inventor da vaselina, um tipo de margarina, que servia não só para
passar na salsicha, mas também para colocá-la mais fácil no pão; No ramo da filosofia,
foi amante de Schopenhauer e Auguste Comte; No ramo da Jardinagem, cultivou
bonitas flores, as quais ele gostava de tirar as pétalas para fabricar sachês cheirosos e
vender nas feiras-livres nos Domingos pela manhã.
Simone 3º Médio