eletromagnetismo

CAPÍTULO
X
ELETROMAGNETISMO
As usinas hidrelétricas aproveitam o desnível existente em um rio para que a água faça girar enormes
turbinas e, assim, “gerar” a energia elétrica - essencial ao nosso cotidiano. Essas usinas transformam a
energia mecânica do curso d’água em energia elétrica, conforme discutiremos neste capítulo.
AUTORES
Clóvis Souza Nascimento
Danilo Leal Raul
Emanuel Gabriel dos Santos
Fábio Silva Lopes
Sumário
Capa..........................................................................................................................................1
Sumário.....................................................................................................................................2
Um pouco de história. ..............................................................................................................3
Indução eletromagnética I. ......................................................................................................5
Fluxo magnético. .....................................................................................................................8
Indução eletromagnética.II ......................................................................................................9
Atividade experimental. .........................................................................................................10
Relatório. ................................................................................................................................11
Sentido da corrente. ...............................................................................................................12
Lei de Faraday-Neumann. ......................................................................................................12
Corrente de Foucault. .............................................................................................................13
Aplicações da indução eletromagnética. ................................................................................14
Exercícios. ...............................................................................................................................16
Referência bibliográfica ..........................................................................................................19
Paginas na internet.................................................................................................................19
2
Um Pouco de História
livraria, Faraday assistiu a uma série de
quatro conferências do químico Humphry
Davy, na Royal Institution. Fez anotações
detalhadas dessas conferências e as enviou
para Davy pedindo um emprego em
qualquer função relacionada à Ciência. No
ano seguinte, aos 22 anos, Faraday tornouse auxiliar de laboratório de Humphry Davy.
Nos anos que se sucedem, Faraday
esteve voltado para os trabalhos que Davy
desenvolvia em seu laboratório, um dos
mais bem equipados da Inglaterra,
direcionados à área de Química. Nesse
período, através das viagens que fazia com
Davy, Faraday manteve contatos com
cientistas de diferentes áreas e pode, então,
aprender a ver os problemas e questões do
momento por uma perspectiva científica. Foi
trabalhando com Davy que Faraday adquiriu
um enorme traquejo experimental.
Só a partir da divulgação dos
trabalhos de Christian Orsted sobre o
eletromagnetismo, em 1820, foi que
Faraday, paralelamente as suas funções no
laboratório já como substituto de Davy na
superintendência do órgão, começou a
executar trabalhos independentes. Até 1830
os principais trabalhos divulgados por
Faraday foram sobre Química e foi só em
1831, já com a descoberta da indução
eletromagnética, que ele iniciou um período,
no qual, se envolveu cada vez mais com
pesquisas físicas sem nunca abandonar, no
entanto, a Química.
Na primeira fase dos seus trabalhos
voltados para a física, Faraday se dedicou a
analisar os trabalhos científicos já
produzidos nessa área e a reproduzir os
diversos experimentos já elaborados por
outros cientistas, onde pode observar
resultados estranhos que o levou a fazer
novas investigações. Na primeira experiência, Faraday trabalhou a ideia, que hoje
sabemos ser equivocada, de que um fio
conduzindo corrente elétrica deveria atrair
ou repelir os pólos magnéticos de uma
A história da indução eletromagnética, descoberta por Michael Faraday
no século XIX, é um exemplo de trabalho
que oferece aos estudantes uma concepção
realista do processo de desenvolvimento da
Ciência. A aplicação dessa ciência
exemplifica uma ferramenta útil para o
diálogo com o mundo e com a sua possível
transformação. Essa lei não foi descoberta
por acaso ou por um lampejo de idéias
surgidas da mente de um cientista brilhante,
mas, sim, fruto de muitos esforços, leituras e
estudos aplicados.
Quando Faraday nasceu em 22 de
Setembro de 1791 em Newington Butts,
Surrey, seus pais, James Faraday, que
trabalhava como ferreiro, e Margaret
Hastwell já tinham dois filhos: Elizabeth e
Robert. Aos cinco anos, numa época em que
a Inglaterra sofria conseqüências da
Revolução Francesa, a família mudou-se
para Londres.
Foram tempos difíceis e Faraday não
teve acesso a uma formação básica de
qualidade. Somente aos 13 anos, trabalhando como ajudante de encadernação em
uma livraria, Faraday teve contato com os
livros. Foi dessa forma que ele melhorou a
sua formação, lendo com afinco e grande
interesse todos os livros que podia. Em
1812, por intermédio de um cliente da
3
agulha imantada. O ponto mais importante
dessas investigações foi que, ao repetir os
experimentos, Faraday se convenceu de que,
ao invés de sofrer atração ou repulsão, o
pólo magnético da agulha tende a girar em
torno do fio condutor. A partir de então,
Faraday realizou vários experimentos para
aprofundar o entendimento do fenômeno
apresentado. No primeiro experimento ele
produziu a rotação de um fio condutor ao
redor de um imã e no segundo, ele
conseguiu fazer o pólo girar ao redor do fio.
Nos dois primeiros experimentos ele
verificou que invertendo o sentido da
corrente elétrica o sentido de rotação era
invertido.
Após um período se defendendo de
apropriação indevida das idéias de
Wollaston sobre a rotação eletromagnética,
Faraday trabalhou em mais vinte e quatro
experimentos sobre rotação de fios ou imãs
sobre seus próprios eixos.
Nas suas primeiras tentativas de
influenciar a intensidade de correntes
elétricas através de imãs Faraday não
obteve sucesso. Com esses resultados
negativos ele se sentiu desmotivado em
prosseguir nas pesquisas naquele momento.
Foi quando, em 1831, com o início de uma
nova fase de pesquisas sobre eletromagnetismo, Faraday encontrou o que
parecia ter buscado desde o final de 1825, a
indução eletromagnética.
Nesse experimento, que o levou a
descoberta da indução eletromagnética,
Faraday construiu um anel de ferro, no qual,
várias espiras de fios foram enroladas ao
redor de uma das metades do anel. Faraday
denominou esse lado de A. No outro lado do
anel, separados por um intervalo, os fios
foram enrolados em dois pedaços,
mantendo a direção das primeiras espiras.
Este lado foi chamado de B. Faraday uniu os
dois enrolamentos do lado B e ligou as suas
extremidades por um fio de cobre
posicionando-o sobre uma agulha magnética Dessa forma, ao conectar o
enrolamento do lado A em uma bateria,
esperava um o movimento da agulha sob o
fio do lado B indicando que a corrente
circulante no enrolamento A induziria uma
corrente no lado B. O efeito foi observado,
porém, a agulha só indicava a passagem da
corrente no lado B no momento imediato
em que o lado A era conectado ou
desconectado da bateria. Quando a
corrente estava fluindo continuamente no
lado A nada ocorria no lado B. Faraday fez
novos experimentos com arranjos diferentes
sempre observando o mesmo resultado. Em
um desses momentos, Faraday percebeu
que metais em movimento eram magnéticos
embora não o fossem quando em repouso.
Essa percepção o motivou em suas
atividades e se refletiu nos próximos
experimentos. Em um deles, sem uso de
nenhuma bateria, Faraday obteve corrente
elétrica induzida pela ação de um imã
permanente que produzia uma rápida
variação magnética sobre o anel com as
bobinas de fio. Agora já sabedor que uma
corrente elétrica poderia ser produzida sob a
influência do efeito produzido por outra
corrente ou sob a variação brusca da ação
magnética, Faraday realizou em 17 de
Outubro de 1831 o seu experimento mais
conhecido: a indução de uma corrente pela
movimentação de uma barra magnética
dentro de uma bobina. Com esse
experimento, o princípio que o movimento
de um imã gera uma corrente elétrica em
um condutor foi comprovado. O trabalho
realizado por Faraday complementou a
descoberta do eletromagnetismo por Orsted
e ofereceu a base necessária para o
desenvolvimento de novas pesquisas.
4
INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA I
É inegável a contribuição da corrente
elétrica para o desenvolvimento tecnológico
que tanto contribui para o conforto do
homem,
seja
nos
momentos
de
entretenimento, ou no desempenho das
suas atividades do dia a dia. Sabemos que
qualquer aparelho que apresenta um cabo
com um plug na sua extremidade, necessita
ser ligado a uma rede elétrica para seu
funcionamento. Mas, qual é o processo de
produção da energia elétrica que a torna
disponível em uma tomada e que permite o
funcionamento de um aparelho ao ser
plugado a uma tomada elétrica?
da passagem de uma corrente elétrica por
uma bobina submetida a um campo
magnético, a indução eletromagnética
corresponde ao surgimento de uma
corrente elétrica em um material condutor
quando este está submetido à ação de um
fluxo magnético, cuja intensidade varia no
tempo. É exatamente o entendimento desse
conceito
que
deu
origem
ao
desenvolvimento dos recursos tecnológicos
que temos disponíveis nos dias de hoje
facilitando as nossas tarefas diárias.
Tudo começou no início do século
XIX, quando o físico inglês Michael Faraday
percebeu que, em uma região do espaço, na
qual há um campo magnético variando no
tempo, um campo elétrico é gerado. Se
nessa região for colocado um circuito
elétrico, uma corrente elétrica é nele
induzida devido a tensão elétrica induzida 
(força eletromotriz).
Para entendermos esse processo
vamos
abordar
um
tema
do
eletromagnetismo que foi denominado por
indução eletromagnética. Opostamente ao
fenômeno que ocorre no motor, presente
na maioria dos aparelhos que apresentam
movimento de rotação de um eixo a partir
5
Mesmo não havendo circuito
elétrico, a lei de Faraday prevê a indução de
um campo elétrico nessa região. A
expressão
matemática,
comprovada
experimentalmente, que representa o
conteúdo exposto anteriormente, é dada
observada ao aproximarmos um imã de
uma bobina variando a velocidade de
aproximação e verificando a variação da
intensidade da corrente elétrica detectada
por um galvanômetro ligado em série com a
bobina.

B
por:   
. O sinal negativo dessa
t
expressão corresponde ao fato de que o
fluxo da variação temporal do campo
magnético criado pela corrente induzida se
opõe ao fluxo da variação temporal do
campo magnético que a originou (Lei de
Lenz). A comprovação experimental é
O fluxo magnético de um campo
magnético através de uma espira de área A
é dado por   B.A. cos , onde α é o


ângulo entre o campo B e o vetor n ,
normal à superfície da espira. Na figura A,
como o ângulo α=0°, temos um fluxo
magnético máximo. Na figura C, temos o
ângulo α=90° e, portanto, um fluxo
magnético nulo. A unidade de fluxo
magnético no SI é T .m 2 , que recebe o nome
de weber (Wb) em homenagem ao físico
alemão Wilhelm Weber (1804-1891).
Para entendermos melhor o
fenômeno da indução eletromagnética,
observamos na figura abaixo que,
dependendo da posição da bobina em
relação à direção das linhas do campo
magnético, o fluxo magnético varia através
da superfície.
Temos a seguir o esquema de um
alternador, no qual, a bobina que está
imersa em um campo magnético está
acoplada a um eixo que gira ao ser acionado
pelo motor. Nessa aplicação, devido a
variação do fluxo que flui pela área da
bobina como mostrado acima, temos o
surgimento de uma tensão cujo sentido se
alterna a cada ciclo de rotação da bobina.
As escovas e os anéis onde a tensão
alternada é disponibilizada é denominado
por coletor.
Se, na figura acima, substituirmos o par de anéis por um anel dividido em dois
setores, podemos obter uma corrente contínua de intensidade variável - que é chamada
corrente pulsante. A figura abaixo ilustra o comutador e a respectiva forma de onda da
corrente obtida.
Em uma usina hidrelétrica, onde a
energia potencial de um grande volume de
água represada em uma enorme área é
transformada em energia elétrica através de
um processo que tem como princípio básico
a aplicação da Lei de Faraday, quem se
movimenta são os eletroímãs acoplados ao
eixo (rotor) da turbina que, posicionada
bem abaixo do nível da água gira ao sofrer a
ação da água direcionada para as suas pás.
O movimento desse eletroímã faz com que
os enrolamentos presentes na parte fixa
(estator) fiquem imersos em um fluxo
magnético variável fazendo surgir uma
tensão eficaz da ordem de 15000V que,
para sua transmissão é elevada por uma
subestação elevadora para tensões com
cerca de 300000 V eficazes. Ao longo da
linha transmissora a tensão vai sendo
derivada para subestações abaixadoras que
disponibiliza a tensão conforme as
necessidades dos consumidores. Para
consumidores residenciais a subestação
reduz a tensão para 127V e 220V.
Outro gerador de corrente elétrica
que apresenta o mesmo princípio de
funcionamento e, para nós, é muito mais
palpável que o sistema gerador de uma
usina hidrelétrica, é o dínamo de bicicleta.
Assim como nas usinas hidrelétricas, o
dínamo apresenta uma parte fixa,
constituída por enrolamentos, onde a
corrente vai ser gerada. Na parte móvel que
é acoplada ao eixo da roda da bicicleta
encontra-se o elemento que cria o campo
magnético. Esse elemento, que corresponde
a um imã permanente, ao ser girado faz
com que o fluxo magnético que passa pelas
bobinas do estator varie induzindo uma
tensão elétrica que, ligada ao circuito da
lâmpada da bicicleta, produz uma corrente
mantendo a lâmpada acesa enquanto o
ciclista tiver forças para acionar o pedal da
sua “magrela”.
FLUXO MAGNÉTICO
Fluxo magnético através de uma espira de área A imersa num campo magnético
uniforme de indução B é, por definição:
onde θ é o ângulo entre o vetor B e a normal n à espira. A unidade de fluxo no SI é o weber
(símbolo Wb). Se a espira estiver inclinada em relação ao vetor B (caso a), ela será
atravessada por um número de linhas de indução menor do que aquele que a atravessa
quando ela é perpendicular a B (caso b), sendo o fluxo conseqüentemente menor. Quando a
espira for paralela ao campo, não será atravessada por linhas de indução e o fluxo será nulo
(caso c).
Por isso, podemos interpretar o fluxo magnético Φ como sendo a grandeza que
mede o número de linhas de indução que atravessam a superfície da espira.
INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA II
Toda vez que o fluxo magnético através de um circuito varia com o tempo, surge, no
circuito, uma f.e.m. induzida.
MANEIRAS DE SE VARIAR O FLUXO MAGNÉTICO
• Variando B: basta aproximar ou afastar um ímã ou um solenóide de uma espira (I) ou
mantendo-se o solenóide fixo, varia-se a resistência do reostato e consequentemente varia
o campo magnético que ele gera (II).
• Variando o ângulo θ: basta girar a espira (III)
• Variando a área A: (IV) e (V)
9
ATIVIDADE EXPERIMENTAL
Geração de Energia Elétrica
Observe o material que está sobre a bancada: tubo de PVC, bobina, LED's, parafuso e imãs
Coloque o tubo na posição vertical. Pegue o prego com os imãs e solte-o no início do tubo, para que
caia por dentro dele, da maneira descrita no esquema abaixo:
Descreva o que acontece. Vire o tubo de cabeça para baixo e repita o procedimento. Descreva o que
acontece.
10
RELATÓRIO
Geração de Energia Elétrica
1. O que acontece quando você solta o imã dentro do tubo?
2. Com base nos fenômenos eletromagnéticos estudados, explique por quê as lâmpadas
acendem.
3. As “lâmpadas” utilizadas são LED’s, dispositivos que permitem a passagem da corrente
elétrica apenas em um sentido, que pode ser identificado por um chanfro (peça ajuda ao
professor para a localização). Verifique como os LED’s estão ligados à bobina e explique
porque o LED que acende muda quando o tubo é invertido.
11
SENTIDO DA CORRENTE INDUZIDA - LEI DE LENZ
A lei de Lenz permite determinar o
sentido da corrente elétrica induzida: o
sentido da corrente elétrica induzida é tal
que, por seus efeitos, opõe-se à causa que
lhe deu origem. Na figura a, consideramos
como circuito induzido uma espira ligada a
um amperímetro de zero central. Enquanto
o pólo norte do ímã se aproxima da espira, a
corrente induzida tem um sentido tal que
origina, na face da espira voltada para o
ímã, um pólo norte. Esse pólo opõe-se à
aproximação do ímã e, portanto, à variação
do fluxo magnético, que é a causa da fem
induzida. Ao se afastar o ímã, a corrente
induzida origina, na face da espira voltada
para o ímã, um pólo sul, que se opõe ao
afastamento do ímã (figura b). Na figura a,
em relação ao observador O, a corrente
induzida tem sentido anti-horário e, na
figura b, horário.
LEI DE FARADAY-NEUMANN
A lei de Faraday-Neumann permite
determinar a fem induzida: a fem induzida
média em uma espira é igual ao quociente
da variação do fluxo magnético pelo
intervalo de tempo em que ocorre, com
sinal trocado:
num campo magnético uniforme de indução
B, a fem induzida é dada por:
Para
um
condutor
retilíneo
deslizando com velocidade v sobre um
condutor dobrado em forma de U e imerso
12
CORRENTES DE FOUCAULT
Estudamos
a
indução
eletromagnética que se processa num
condutor em forma de fio, colocado num
campo magnético, mas também existe
indução eletromagnética num bloco
metálico sujeito a fluxo magnético variável.
Suponhamos, por exemplo, que um bloco
de ferro seja colocado com a face plana
ABCD perpendicular a um campo magnético
variável. Sendo S a área dessa face, ela é
Chamam-se corrente de Foucault a
essas correntes que aparecem por indução
em blocos metálicos. Pode-se demonstrar
que a energia perdida num bloco metálico
por causa das correntes de Foucault é
proporcional ao quadrado da espessura BC
do bloco. Para diminuir essa perda nós
laminamos o bloco, isto é, em vez de
fazermos um bloco metálico maciço,
juntamos um grande número de lâminas
finas, como indica a figura 1-b.
posição horizontal. Essa bobina produz um
campo magnético perpendicular ao disco
metálico. Os dois fios que saem pela direita
estão ligados ao disco e vão ter a um
galvanômetro. Girando-se o disco, há
variação do fluxo magnético que o
atravessa, pois suas partes entram e saem
do campo à medida que ele gira. Então o
galvanômetro acusa a passagem de uma
corrente pelo disco.
atravessada por um fluxo
. Se o
campo for variável, então o fluxo
será
variável. Neste caso, o bloco de ferro
sofrerá
indução
eletromagnética
e
aparecerão nele correntes elétricas
induzidas circulares, situadas em planos
perpendiculares à indução magnética
isto é, planos paralelos a ABCD.
Para diminuir as perdas de energia
por correntes de Foucault, as partes de
ferro das máquinas elétricas são sempre
laminadas, e nunca são blocos maciços.
Assim são os núcleos de ferro dos
transformadores. A figura 2 é fotografia de
um aparelho simples para demonstrar a
existência das correntes de Foucault. Os
dois fios que entram pela esquerda
transportam corrente elétrica de um
acumulador para a bobina que se vê em
13
,
APLICAÇÕES DA INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Microfone
O microfone de indução é constituído por
um imã permanente fixo, uma bobina
móvel envolvendo o imã e uma membrana
protegida por uma tela. A bobina que é
solidária a membrana vibra quando as
ondas sonoras que chegam ao microfone
faz a membrana vibrar. Assim, ao
movimentar-se no interior do campo
magnético gerado pelo imã fixo, tensão
elétrica é induzida na bobina móvel. Dessa
forma, temos a transformação dos sons
pelo microfone em variações de tensão
elétrica na bobina móvel.
Normalmente, essa tensão induzida é muito pequena e deve ser amplificada para
posterior uso.
Alto-Falante
O alto-falante ligado ao microfone converte
as variações de tensão elétrica em sons. Ele
é também constituído de um imã
permanente fixo e de uma bobina móvel
que envolve o imã. A bobina está ligada a
um cone de papelão. Quando a corrente
elétrica
proveniente
do
microfone
atravessa a bobina ela fica sob a ação do
campo magnético originado pelo imã fixo.
Assim, forças magnéticas agem sobre a
bobina movimentando-a. O movimento da
bobina implica na vibração do cone. O ar
junto ao cone também vibra reproduzindo o
som captado pelo microfone.
14
Cartões Magnéticos
Os cartões magnéticos possuem uma tarja
magnética em um dos seus lados constituída
por minúsculas partículas magnetizáveis
distribuídas numa sequência de regiões
magnetizadas e não magnetizadas. Essa
sequência constitui um código binário que
fornece todas as informações pessoais do
portador do cartão. O leitor desse cartão é
constituído de uma bobina enrolada num
núcleo de ferro. Quando o cartão é inserido
pelo usuário em um terminal de um caixa
eletrônico, uma corrente elétrica variável é
induzida na bobina. Esses sinais elétricos são
recebidos por um computador que
decodifica as informações existentes no
cartão.
Detectores de Metais
O detector de metais é um aparelho que verifica se uma pessoa transporta objetos
de metal, junto ao corpo ou na bagagem. Costuma ser utilizado em aeroportos, bancos e
outras instituições, como medida de segurança, para evitar a entrada de armas. Para
encontrar objetos metálicos submersos ou enterrados também se empregam detetores de
metais. Em indústrias de processamento de alimentos, em moinhos na produção de carvão,
nas fábricas de celulose, esses detetores são utilizados para remover fragmentos metálicos.
O princípio de funcionamento de um detetor, qualquer que seja o seu tipo, baseia-se na
indução eletromagnética. O aparelho consta de uma bobina que, ao ser percorrida por
corrente elétrica, gera um campo magnético no seu núcleo de ferro. Quando um objeto
metálico se aproxima, a variação do fluxo magnético induz correntes de Foucault nesse
objeto. Sendo variáveis, essas correntes produzem campos magnéticos variáveis que
induzem novas correntes na bobina, modificando a intensidade da corrente original. A
variação da intensidade de corrente é detectada por um amperímetro que aciona um
alarme sonoro e um sinal luminoso, indicando a presença do objeto.
15
EXERCÍCIOS
1. (GREF) Se deslocarmos um ímã permanente
na direção de um solenóide, como indica a
figura (a), o ponteiro de um galvanômetro
ligado ao circuito se moverá no sentido
indicado.
por Faraday em 1831 e resultou na
formulação
da
lei
da
indução
eletromagnética. Em seus trabalhos
experimentais, Faraday utilizou ímãs,
pedaços de fio e bobinas. A demonstração e
o entendimento desse fenômeno possibilitou a construção dos primeiros dínamos e
também o desenvolvimento de inúmeros
aparelhos elétricos e eletrônicos até os dias
de hoje. A figura abaixo ilustra uma
montagem que permite estudar o
fenômeno da indução eletromagnética.
Nela, uma haste metálica h de 40 cm de
comprimento desliza sem atrito, com
velocidade constante de 2,5 m/s, sobre dois
trilhos condutores. A extremidade esquerda
de cada um desses trilhos está ligada a um
resistor R com resistência 4 mΩ. Considere
que a haste e os trilhos têm resistência
elétrica desprezível, e que o campo
magnético B tem módulo 1,5 mT. Calcule o
módulo da diferença de potencial aplicada
aos terminais do resistor R devido à indução
de força eletromotriz no circuito.
a) Como se explica o movimento do ponteiro do
galvanômetro associado ao solenóide?
b) Indique, nas situações das figuras (b), (c) e
(d), o que acontece com o ponteiro do
galvanômetro e o sentido da corrente no fio do
solenóide.
2. (GREF) Quando empurramos um ímã na
direção de uma espira (figura a), o agente que
causa o movimento do ímã sofrerá sempre a
ação de uma força resistente, o que o obrigará à
realização de um trabalho a fim de conseguir
efetuar o movimento desejado.
a) Explique o aparecimento dessa força
resistente.
4. Um condutor AB de resistência elétrica
0,50 Ω pode deslizar livremente sobre um
fio condutor ideal dobrado em U e imerso
num campo magnético uniforme de indução
B, perpendicular ao plano do circuito,
conforme a figura. B tem intensidade 0,20 T.
Um agente externo puxa AB com velocidade
constante v, induzindo uma corrente
elétrica de 2,0 A. Determine:
b) Se cortarmos a espira como mostra a figura
(b), será necessário realizar trabalho para
movimentar o ímã?
3. (UFPR) Desde que Orsted descobriu que
uma corrente elétrica era capaz de produzir
um campo magnético, surgiu entre os
cientistas o interesse em demonstrar se
poderia ocorrer o efeito inverso, ou seja, se
um campo magnético seria capaz de
produzir corrente elétrica. Um estudo
sistemático desse problema foi realizado
16
a) o sentido da corrente elétrica induzida;
b) o módulo da velocidade v.
7. (UFV-MG) Com uma bobina, fios
condutores, uma lâmpada e um ímã, é
possível elaborar uma montagem para
acender a lâmpada. Pede-se:
a) traçar o esquema da montagem;
b) explicar seu princípio de funcionamento.
5. (Inatel-MG) Quando o fio móvel da figura
abaixo é deslocado para a direita, aparece
no circuito uma corrente induzida i no
sentido mostrado. O campo magnético
existente na região A:
a) aponta para dentro do papel.
b) aponta para fora do papel.
c) aponta para a esquerda.
d) aponta para a direita.
e) é nulo.
8. (UFG-GO) Um ímã permanente realiza um
movimento periódico para frente e para
trás, ao longo do eixo de um solenóide,
como mostra a figura abaixo.
Esse movimento produz:
a) uma corrente induzida no fio que tem
sentido anti-horário para um observador no
ímã.
b) um fluxo estacionário de campo
magnético através das espiras.
c) uma corrente contínua no fio que causa
dissipação de energia por efeito Joule.
d) uma repulsão entre o solenóide e o ímã,
quando eles se aproximam, e atração,
quando eles se afastam.
e) uma força eletromotriz que independe da
freqüência de oscilação do ímã.
6. (UFV-MG) A figura abaixo ilustra uma
espira retangular, de lados a e b, área A e
resistência elétrica R, movendo-se no plano
desta página. Após atingir a interface com a
região II, a espira passará a mover-se nessa
nova região, agora sujeita a um campo
magnético B, uniforme e perpendicular ao
plano da página. A velocidade V da espira é
mantida constante ao longo de toda a sua
trajetória.
9. (Unifesp) O biomagnetismo é um campo
de pesquisa que trata da medição dos
campos magnéticos gerados por seres vivos,
com o objetivo de obter informações que
ajudem a entender sistemas biofísicos, a
realizar diagnósticos clínicos e a criar novas
terapias, com grandes possibilidades de
aplicação em Medicina. Os campos
magnéticos gerados pelos órgãos do corpo
humano são muito tênues — da ordem de
10-15 a 10-9 tesla — e, para a sua medição,
17
necessitam-se de equipamentos capazes de
detectá-los de forma seletiva, devido à
interferência de outros campos magnéticos,
inclusive o terrestre, milhares de vezes mais
intenso. A figura mostra duas espiras
paralelas e de mesmo raio, que compõem
um gradiômetro magnético, dispositivo
capaz de detectar seletivamente campos
magnéticos, e um ímã em forma de barra,
que se move perpendicularmente aos
planos das espiras, afastando-se delas,
numa direção que passa pelo centro das
espiras.
e) anulam-se, não interferindo na medição
de outros campos.
10. (UFRGS-RS) A figura abaixo representa
uma
espira
condutora
quadrada,
inicialmente em repouso no plano da
página. Na mesma região, existe um campo
magnético uniforme, de intensidade B,
perpendicular ao plano da página.
Considere as seguintes situações.
I. A espira se mantém em repouso e a
intensidade do campo magnético varia no
tempo.
II. A espira se mantém em repouso e a
intensidade
do
campo
magnético
permanece constante no tempo.
III. A espira passa a girar em torno do eixo
OO’ e a intensidade do campo magnético
permanece constante no tempo.
Em quais dessas situações ocorre indução
de corrente elétrica na espira?
Segundo a lei de Lenz, pode-se afirmar que
as correntes elétricas induzidas em cada
espira, no instante mostrado na figura:
a) somam-se, resultando
elétrica de 1 para 2.
b) somam-se, resultando
elétrica de 2 para 1.
c) subtraem-se, resultando
elétrica de 1 para 2.
d) subtraem-se, resultando
elétrica de 2 para 1.
em corrente
em corrente
a) apenas em I
b) apenas em II
c) apenas em III
d) apenas em I e III
e) em I, II e III
em corrente
em corrente
18
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
1. Ramalho, Nicolau, Toledo; Fundamentos da Física, Volume 3, Nona Edição, Editora
Moderna; Eletricidade, Introdução à Física Moderna e Análise Dimensional.
2. Halliday, D,; Resnick, R. Física 3. Ed. Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos.
3. GREF, EDUSP Física 3 eletromagnetismo GREF, EDUSP
4. SAAD, F. D. Explorando fenômenos da eletricidade e do eletromagnetismo. Curso de
capacitação de professores 2011.
PÁGINAS NA INTERNET
http://www.stevespanglerscience.com/
http://www.arvindguptatoys.com/toys.html
http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/
http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/inducao/
http://fap.if.usp.br/~lumini/f_bativ/f1exper/magnet/induc_re.htm
http://ifuspescola.blogspot.com/search?updated-min=2011-01-01T00%3A00%3A0008%3A00&updated-max=2012-01-01T00%3A00%3A00-08%3A00&max-results=5
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