INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA Φ = B . A . cosθ - liceu

INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
1- INTRODUÇÃO
Descoberta por Michael Faraday, 1791-1867,
cientista inglês, é o fenômeno do aparecimento de uma
f.e.m (e) ou de uma corrente elétrica induzida (i) quando
um condutor corta as linhas de um campo magnético.
Explica o funcionamento dos geradores.
Constata-se, experimentalmente, que, quando a
intensidade do fluxo magnético se altera com o decurso do
tempo, através de um circuito fechado, surge neste uma
fem i média em (força eletromotriz induzida média).
c) O ângulo θ varia.
Variação do fluxo magnético (∆Φ) gera{
O ângulo θ está variando, o que faz variar o fluxo
∆Φ em circuito fechado (espira) ⇒ produz “f.e.m.” e “i”.
∆Φ em circuito aberto ⇒ produz f.e.m.
2- FLUXO MAGNÉTICO
Para a abordagem conveniente do fenômeno da
indução eletromagnética, Faraday sugeriu a introdução de
uma grandeza chamada fluxo magnético e que mede o
número de linhas de indução que atravessam a superfície
da espira imersa num campo magnético. No SI, a unidade
usual de fluxo magnético (Φ, fi) é o weber (Wb).
Consideremos uma espira de área A colocada

dentro de um campo magnético B de tal forma que a

normal n à superfície da espira faça ângulo θ com as
linhas de indução.
3- LEI DE LENZ
Heinrich F. E. Lenz (1804-1865), físico russo que
enunciou a lei que permite determinar o sentido das
correntes induzidas. Estudou, também, a dependência da
resistência elétrica com a temperatura.
LEI DE LENZ
”Os efeitos da corrente induzida sempre se opõem às
causas do seu aparecimento”.
 
Aproximando o ímã com um SUL, aparecerá
um SUL na espira. Aproximando com um
NORTE, aparecerá um NORTE.
Φ= B.A.cos θ
Φ= B.A
Φ= 0

Φ= - B.A
Define-se fluxo do vetor indução B , através da
espira, como sendo a grandeza escalar dada por:
 = B . A . cosθ
B: indução magnética, em tesla (T);
A: área da espira, em m²;
Φ: fluxo magnético, em weber(Wb).
Da definição de fluxo magnético resulta:
1 Wb = 1 T . 1 m2  T =
Wb
m2
Temos variação de fluxo de indução magnética (∆Φ)
quando:
a) O campo(B) do ímã na espira varia.
Afastando o ímã com um
NORTE, aparecerá um SUL na
espira
Por exemplo, a aproximação de um ímã em
relação a uma espira causa a variação de fluxo magnético
através da espira, originando uma fem i e a
conseqüentemente uma corrente induzida. Esta corrente
irá, então, produzir um fluxo magnético induzido que se
oporá à variação do fluxo magnético indutor.
4– LEI DE FARADAY- NEUMANN
A variação do fluxo de indução através da área de
uma espira induz nela uma F.E.M., provocando o
aparecimento de uma corrente elétrica (ou “A f.e.m.
induzida num circuito é igual ao quociente da variação do
fluxo magnético pelo intervalo de tempo decorrido.
em  

 - 1
_ 2
volt(V)
t
t 2 t1
O sinal negativo deve-se a lei de LENZ.
Naturalmente, quando se considerar um intervalo de tempo
tendendo a zero (Δt→0), será obtida a fem i instantânea (e)
b) A área “A” da espira varia.
5- OBTENÇÃO De Uma f.e.m. INDUZIDA
CONSTANTE
Imaginemos
um
condutor
retilíneo
de
comprimento L, atravessando uma região com velocidade
v, onde atua um campo magnético B, orientado para dentro
da folha conforme a figura abaixo.
⊙ Bi
N1 U1 i2
=
=
N2 U2 i1
Isto decorre porque, num transformador ideal, a potência
no primário (P1) é igual à potência no secundário (P2):
i
(P1 = P2).
Como se trata de um condutor metálico, ele
possui elétrons livres, os quais se deslocam com a mesma
velocidade do condutor. Esses elétrons ficam submetidos a
uma força magnética que provoca o acúmulo de cargas
negativas em uma das extremidades do condutor e falta de
cargas negativas na outra extremidade. À medida que as
cargas elétricas vão se separando no interior do condutor
vai se estabelecendo um campo elétrico, até que os
elétrons ficam em equilíbrio, quando as forças elétricas e
magnéticas assumem o mesmo módulo. Como resultada da
separação surge entre os extremos do condutor uma tensão
e, chamada fem induzida (fem i).
A f.e.m. induzida entre os terminais de um
condutor que se desloca num campo e dada por:
e = ℓ.B.v
e = fem induzida, na espira, em volts;
B = módulo do campo magnético, em teslas;
ℓ = comprimento do lado móvel, em metros;
v = velocidade constante do lado móvel (DC), em m/s.
6-TRANSFORMADORES
Uma aplicação importante do fenômeno da
indução
eletromagnética
está
nos
dispositivos
denominados transformadores elétricos.
Transformador de tensão é um dispositivo capaz
de elevar ou rebaixar uma ddp. É constituído, basicamente,
de um núcleo de substância facilmente imantável (ferro
puro) e duas bobinas (primário e secundário).
U1 = tensão alternada gerada pela fonte (gerador) e
recebida pelo consumidor que deseja transformá-la.
U2 = tensão alternada obtida e que será utilizada pelo
consumidor.
A corrente alternada que alimenta o primário
produz no núcleo do transformador um fluxo magnético
alternado. Grande parte deste fluxo (há pequena perda)
atravessa o enrolamento secundário, induzindo aí a tensão
alternada U2.
Chamando de N1 e N2 o número de espiras dos
enrolamentos primário e secundário e admitindo que não
há perdas, transformador ideal, as tensões de entrada e de
saída são proporcionais ao número de espiras de cada uma
das bobinas, ou seja:
7- CORRENTES DE FOUCAULT
Circulam em condutores maciços, uma vez que
nestes existem muitos percursos fechados e forças
eletromotrizes induzidas fazem circular, no interior dos
mesmos correntes induzidas, produzindo aquecimento.;
são nocivas, pois provocam gastos de energia na forma de
calor. Os núcleos dos transformadores são formados de
percas laminadas justapostas para evitar formação dessas
correntes. As correntes de Foucault são utilizadas na a
construção de fornos de indução, para fundir peças
metálicas, e nos velocímetros de carros.