Indução eletromagnética

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Matilde Castelo Galvão
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(tesla, T) A área da superfície (metro quadrado, m 2 ) θ ângulo entre o

3 Fluxo magnético (Φ m ) O fluxo magnético que atravessa uma determina superfície é dado pela expressão Φ m = B A cos θ em que: B campo magnético (tesla, T) A área da superfície (metro quadrado, m 2 ) θ ângulo entre o campo magnético e a normal à superfície A θ B A unidade SI do fluxo magnético é weber (Wb).

4 Fluxo magnético Φ m = B A cos θ O fluxo é: θ θ A A B B Máximo quando θ = 0º Mínimo quando θ = 90º O fluxo é negativo quando θ > 90º.

5 Fluxo magnético Multiplicando o efeito de uma espira (volta) obtemos uma bobina/solenoide!! O fluxo através de uma bobina com N espiras: Φ m (bobina) = N Φ m (espira)

6 Como criar corrente elétrica? [Imagem: inlearno.ru]

7 Produção de energia elétrica Processos químicos Indução eletromagnética [Imagem: meioambiente.culturamix.com] [Imagem: Noctula] [Imagem: pequenoscientistassanjoanenses.wordpress.com]

É necessário que ocorra: Movimento relativo de um íman relativamente ao circuito; Michael

8 Indução eletromagnética Faraday (em 1831) produziu uma corrente elétrica por indução eletromagnética provocando a variação do fluxo magnético num circuito! É necessário que ocorra: Movimento relativo de um íman relativamente ao circuito; Michael Faraday ( ). Alteração da área do circuito ou orientação espacial da bobina relativamente ao íman. [Lei de Faraday]

9 Indução eletromagnética Michael Faraday ( ). [Imagem: splung.com] [Imagem:

10 Força eletromotriz induzida (ε i ) A corrente induzida eletromagneticamente é gerada por uma d.d.p. (tensão) que se chama força eletromotriz induzida (ε i ). Michael Faraday ( ).

11 Lei de Faraday Sempre que há alteração do fluxo magnético, ao longo do tempo, há produção de corrente elétrica criada por uma força eletromotriz induzida (ε i ). A Lei de Faraday estabelece a relação entre a variação do fluxo magnético e o intervalo de tempo: ε i = ΔΦ m Δt Michael Faraday ( ). A unidade SI da força eletromotriz induzida é o volt (V). Para N espiras (bonina): ε i = N ΔΦ m Δt Alessandro Volta ( ).

12 Lei de Faraday ε i = N ΔΦ m Δt Uma maior variação do fluxo magnético provoca uma maior força eletromotriz induzida. Quanto mais rápida for a variação de fluxo (menor Δt) maior é a força eletromotriz induzida. Michael Faraday ( ). Uma bobina com mais espiras produzirá uma maior força eletromotriz induzida. Alessandro Volta ( ).

13 Lei de Faraday ε i = N ΔΦ m Δt Potência elétrica disponível P = U I = ε i I Michael Faraday ( ). Alessandro Volta ( ).

14 Microfone No microfone o som (ondas mecânicas) são transformadas em corrente elétrica por indução eletromagnética. Diafragma Íman permanente Ondas sonoras Sinal elétrico Bobina

15 Altifalante No altifalante a corrente elétrica é transformada em som através do processo contrário: indução do movimento devido à passagem da corrente elétrica. Diafragma móvel Partes de suporte Bobina Ar Íman

16 Microfone e altifalante Os dois processos Entrada de som Íman Amplificador Íman Saída de som

17 Transformador Um transformador de tensão modifica o valor de tensão num circuito elétrico. Inventado por Michael Faraday em Funciona através da indução de corrente. Só funciona com corrente alternada. Michael Faraday ( ). Símbolo: Fluxo magnético Bobina Força eletromotriz induzida Φ m = B A cos θ Φ m (bobina) = N Φ m (espira) ε i = ΔΦ m Δt

18 Transformador ε p = U p = N p ΔΦ m Δt ε s = U s = N s ΔΦ m Δt Núcleo Linha de indução em que: N p - número de espiras no enrolamento primário N s - número de espiras no enrolamento secundário U p - tensão no enrolamento primário (V) U s - tensão no enrolamento secundário (V) I p - corrente no enrolamento primário (A) I s - corrente no enrolamento secundário (A) U p Enrolamento primário Enrolamento secundário U s

19 Transformador ε p = U p = N p ΔΦ m Δt ε s = U s = N s ΔΦ m Δt Núcleo Linha de indução U p = N p ΔΦ m Δt U s = N s ΔΦ m Δt U p = ΔΦ m N p Δt U s = ΔΦ m N s Δt Enrolamento primário Como o núcleo é o mesmo, ΔΦ m Δt dois enrolamentos é igual para os U p Enrolamento secundário U s ou U p N p = U s N s U p U s = N p N s

20 Transformador Elevador de tensão Abaixador de tensão N p < N s N p > N s em que: N p - número de espiras no enrolamento primário N s - número de espiras no enrolamento secundário [Imagem: Texto Editores]

21 Transformador [Imagem: [Imagem: [Imagem: China Electrical Power Transformers Manufacturer]

22 Transporte de energia elétrica Dissipação de energia A perda de energia, ao longo do transporte, é grande! Maior distância percorrida Aumento da R Aumento da E dissipada! Efeito Joule E = R I 2 Δt [Imagem: elp.com]

23 Transporte de energia elétrica Dissipação de energia A perda de energia pode ser diminuída com o uso de tensões elétricas mais altas. Aumento da tensão (x 20) Diminuição da corrente (x 20) Diminuição da energia dissipada (x 20 2 ) Efeito Joule E = R I 2 Δt [Imagem: elp.com]

24 Transporte de energia elétrica [Imagem: Texto Editores]

25 Transporte de energia elétrica [Imagem: Texto Editores]

26 Bibliografia Ligações C. Rodrigues, C. Santos, L. Miguelote, P. Santos, S. Machado, Física 11 A, Areal Editores, Porto, M. Alonso, E. J. Finn, Física, Escolar Editora, 2012, Lisboa. Lei de Faraday, consultada em 05/01/2018. Miguel Neta, janeiro de 2018.

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