Aula 18

FÍSICA
3° ANO
ENSINO MÉDIO
PROF. JEAN CAVALCANTE
PROF. NELSON BEZERRA
CONTEÚDOS E HABILIDADES
Unidade IV
Ser humano e saúde
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CONTEÚDOS E HABILIDADES
Aula 18.2
Conteúdos
•• Indução magnética, sentido da corrente - Lei de Lenz.
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CONTEÚDOS E HABILIDADES
Habilidades
•• Entender o conceito de indução magnética a partir da Lei
de Lenz e interpretar qual o sentido da corrente elétrica
induzida gerada pela variação do fluxo magnético.
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REVISÃO
Estudamos na aula anterior a Lei de Faraday que fala sobre
o fluxo magnético. Entendemos como fluxo magnético
a quantidade de linhas de campo que atravessa uma
determinada área de um espira. Este fluxo depende da
intensidade do campo magnético, da área da espira e
do ângulo formado pela reta normal à espira e o campo
magnético.
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REVISÃO
A unidade do fluxo magnético no SI é T . m , que recebe o
nome de Weber (Wb).
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Nesta aula vamos estudar outra importante lei do
eletromagnetismo, a lei de Lenz.
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DESAFIO DO DIA
A geração e distribuição de energia elétrica tem relação com
a transformação de energia mecânica em energia elétrica.
Você sabe dizer qual a relação entre a indução magnética
(lei de Lenz) e a geração de eletricidade?
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AULA
A lei de Lenz
Observe na imagem abaixo que mostra um ímã em forma de
barra se aproximando de uma espira circular, segundo uma
reta perpendicular ao plano que a contém.
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AULA
Uma força eletromotriz induzida e uma corrente induzida,
segundo a lei de Faraday, devem aparecer na espira. Qual o
sentido dessa corrente induzida?
Faraday descobriu que a variação do fluxo magnético em
relação ao tempo era o que provocava o aparecimento da
fem induzida:
-∆Φ
ε=
∆t
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AULA
Exemplo:
Uma espira de área 0,25 m está situada em uma região
onde há um onde há um campo magnético uniforme de
módulo 100 T. Qual o fluxo que atravessa a espira se:
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a) O plano da espira for paralelo às linhas de campo;
b) O plano da espira for perpendicular às linhas de campo;
c) O plano da espira formar um ângulo de 30o com as linhas
de campo.
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AULA
Solução:
a) Caso o plano da espira for paralelo às linhas de força
então não existirá fluxo magnético através da espira.
b) Φ= B.A.cosθ
Φ= 0,25 . 100 . cos0°
b) Φ= B.A.cosθ
Φ= 0,25 . 100 . cos30°
Φ= 25Wb
Φ= 12, 5 3 Wb
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AULA
Lei de Lenz
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AULA
O sentido dessa corrente elétrica induzida na espira não foi
definido por Faraday. Foi Lenz que resolveu a questão em
1834. Sua descoberta ficou conhecida como lei de Lenz.
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AULA
Vamos analisar duas situações:
a) Consideremos o polo norte de um ímã em forma de barra
se aproximando de uma espira circular:
O fluxo magnético do campo do ímã através da espira
aumenta e nela surge uma corrente induzida.
•• Pela regra da mão direita, essa corrente circula no
sentido anti-horário, gerando um vetor campo magnético
induzido para a direita de modo a se opor ao campo
magnético gerado pelo ímã.
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AULA
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AULA
b) Agora, consideremos o polo norte se afastando da
espira.
O fluxo magnético do campo do ímã através da espira
diminui e nela surge uma corrente induzida.
•• Pela regra da mão direita, essa corrente circula no sentido
horário, gerando um vetor campo magnético induzido
para a esquerda que de modo a se opor ao campo
magnético gerado pelo ímã.
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AULA
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AULA
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AULA
Exemplo resolvido:
Considere uma espira circular fixa
e um ímã em forma de barra, cujo
eixo longitudinal é perpendicular
ao plano da espira e passa pelo
seu centro, conforme indica a
figura abaixo. Aproximandose o ímã da espira, determine o
sentido da corrente nela induzida.
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AULA
Solução:
Pela lei de Lenz, a corrente induzida tem um sentido que
cria um polo que se opõe ao polo norte do ímã que se
aproxima.
Desse modo, a face da espira voltada para o polo norte do
ímã é um polo norte.
Aplicando a regra da mão direita na espira, determinamos
que a corrente deverá circular no sentido anti-horário.
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DINÂMICA LOCAL INTERATIVA
1. Um ímã é posicionado próximo de um anel circular de
metal fixo, como mostra afigura.
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DINÂMICA LOCAL INTERATIVA
Determine o sentido da corrente induzida no anel quando:
a) O ímã for aproximado do anel;
b) O ímã for afastado do anel.
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INTERATIVIDADE
Solução:
a) Sentido anti-horário
b) Sentido horário.
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RESUMO DO DIA
O Fluxo do vetor indução magnética ou fluxo de
indução (Φ)
Na imagem a seguir, uma linha fechada envolvendo
uma superfície plana de área A e imersa em um campo
magnético uniforme:
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RESUMO DO DIA
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RESUMO DO DIA
Na figura anterior, N é uma reta normal à superfície citada e
forma um ângulo θ com o vetor indução magnética B.
Φ = B . A. cos θ
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RESUMO DO DIA
A unidade de Fluxo de Indução no SI:
No SI, a unidade de fluxo de indução é o Weber (símbolo:
Wb )., nome dado em homenagem ao físico alemão Wilhelm
Eduard Weber (1804-1891).
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RESUMO DO DIA
1 Wb = 1 T. 1. m
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1 T = 1Wb/m
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A experiência de Faraday:
Faraday sugeriu associar o fluxo de indução à quantidade
de linhas de indução que atravessa a superfície
considerada.
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RESUMO DO DIA
Em ( a ), temos θ = 90° e θ = B.A.cos 90°, como cos 90° = 0,
então o fluxo é nulo, Nenhuma linha de indução atravessa a
espira.
Em ( b ), o fluxo vale Φ = B.A.cosθ e não é nulo. Existem
linhas de indução atravessando a espira.
Em ( c ), a espira está posicionada perpendicularmente às
linhas de indução. Por isso, θ = 0°. Nesse caso, o fluxo é
máximo, pois cos 0° = 1 e 1 é o máximo valor possível
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RESUMO DO DIA
para o cosseno. E está conforme a experiência de Faraday,
pois o número de linhas de indução que atravessa a espira
também é máximo.
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RESUMO DO DIA
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RESUMO DO DIA
Fluxo de indução ao longo de um tubo de linhas:
O conjunto de linhas de indução de um campo magnético a
seguir, determinam um tubo de linhas, e o fluxo de indução
é igual em qualquer seção transversal do tubo.
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RESUMO DO DIA
A lei de Lenz
Observe na imagem abaixo que mostra um ímã em forma de
barra se aproximando de uma espira circular, segundo uma
reta perpendicular ao plano que a contém.
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RESUMO DO DIA
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RESUMO DO DIA
Vamos analisar duas situações:
a) Consideremos o polo norte de um ímã em forma de barra
se aproximando de uma espira circular:
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RESUMO DO DIA
b) Agora, consideremos o polo norte se afastando da
espira.
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RESUMO DO DIA
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DESAFIO DO DIA
Os motores elétricos têm seu funcionamento baseado
no fenômeno eletromagnético que consiste de um
fio percorrido por corrente elétrica, imerso em campo
magnético, pode sujeitar-se a uma força de natureza
magnética. Tal fenômeno foi descrito pelo físicoquímico Michael Faraday (1791-1867), um dos maiores
experimentadores da história da ciência. Os trabalhos
de Faraday passaram a constituir, a partir de então, a
pedra filosofal de todas as tecnologias relacionadas à
eletricidade.
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DESAFIO DO DIA
Onde você mora é utilizado algum motor elétrico? Comente
a sua resposta.
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DESAFIO DO DIA
A geração e distribuição de energia elétrica tem relação com
a transformação de energia mecânica em energia elétrica.
Você sabe dizer qual a relação entre a indução magnética
(lei de Lenz) e a geração de eletricidade?
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