f = B. A. cos a Weber

Transcrição

1 FLUXO MAGNÉTICO (f) Tesla T f = B. A. cos a Weber Wb metros quadrados m onde a ângulo formado entre n e B UEPG 1

2 PERGUNTA gera Se vimos que i B, será que o contrário é gera verdadeiro? Isto é, B i? EXPERIÊNCIAS DE FARADAY (1831) Demonstraram que há possibilidade de produzir corrente elétrica, utilizando um campo magnético. UEPG 2

3 PRIMEIRA EXPERIÊNCIA Há corrente induzida na bobina, ao se aproximar ou afastar o ímã. na aproximação do ímã corrente num determinado sentido no afastamento do ímã corrente no sentido contrário UEPG 3

4 SEGUNDA EXPERIÊNCIA Ligando ou desligamento a chave (K) (circuito da esquerda) aparece uma corrente induzida na bobina da direita. ligando a chave (K) a corrente tem determinado sentido. desligando a chave (K) a corrente terá sentido contrário. UEPG 4

5 TERCEIRA EXPERIÊNCIA Movendo-se o ramo ab da espira imersa num campo magnético (B), aparece uma corrente induzida. ramo ab para direita corrente num determinado sentido ramo ab para esquerda corrente no sentido contrário UEPG 5

6 CONCLUSÃO B i, logo i B UEPG 6

7 LEI DE FARADAY Num circuito (aparentemente sem gerador) é possível produzir uma corrente induzida, quando se provoca através dele um fluxo magnético variável. Temos então o fenômeno chamado indução magnética. Obs: só pode existir corrente num circuito quando atuar nele uma f.e.m. (força eletromotriz), esta é induzida no circuito devido à variação do fluxo magnético. Logo, como toda Lei deve ser expressa por uma equação matemática, AGOSTO 2013 UFPR UEM vem: UFSC UEPG 7

8 LEI DE FARADAY variação do fluxo magnético Weber e = - Df t Wb intervalo de tempo f.e.m. volt V segundo s UEPG 8

9 LEI DE LENZ (1834) Permite determinar o sentido da corrente induzida. O sentido da corrente induzida é tal que, por seus efeitos, ela se opõe à causa que lhe deu origem e = - Df t O sentido que i induz se opõe à causa que lhe deu origem UEPG 9

10 CONCLUSÃO Espira (circuito aberto) f.e.m. induzida Df (variação do fluxo magnético) Espira (circuito fechado) f.e.m. induzida e corrente induzida UEPG 10

11 O TRANSFORMADOR Uma aplicação importante do fenômeno da indução eletromagnética está nos dispositivos denominados transformadores elétricos. O transformador permite modificar uma d.d.p. variável, aumentando-a ou diminuindo-a conforme a conveniência. UEPG 11

12 O TRANSFORMADOR Nos casos simples, os transformadores constam de duas bobinas, primária (1) e secundária (2), independentes e envolvendo um mesmo núcleo de ferro laminado. UEPG 12

13 O TRANSFORMADOR Sejam: U 1 = valor eficaz da tensão alternada gerada pela fonte (gerador) e recebida pelo consumidor que deseja transformá-la. U 2 = valor eficaz da tensão alternada obtida e que será utilizada pelo consumidor. UEPG 13

14 O TRANSFORMADOR A corrente alternada que alimenta o primário produz no núcleo do transformador um fluxo magnético alternado. Grande parte desse fluxo (há pequena perda) atravessa o enrolamento secundário, induzindo aí a tensão alternada U 2. No próprio núcleo de ferro são induzidas correntes elétricas (correntes de Foucault). Estas correntes são minimizadas pelo fato de o núcleo ser laminado e suas lâminas isoladas entre si. UEPG 14

15 O TRANSFORMADOR Chamamos de N 1 e N 2 o número de espiras dos enrolamentos primário e secundário, vale a seguinte razão, chamada RAZÃO DE TRANSFORMAÇÃO. N 1 U 1 = N U 2 2 UEPG 15

16 O TRANSFORMADOR Admitindo que não há perdas, podemos impor que as potências elétricas do primário e do secundário são iguais. Assim, sendo I 1 e I 2, os valores eficazes das correntes que percorrem o primário e o secundário, respectivamente, podemos escrever: P = U. I = U. I UEPG 16

17 APLICAÇÃO DA LEI DE FARADAY Consideramos um condutor conectado a um circuito elétrico, conforme figura 9. O condutor pode deslizar pelos trilhos condutores 1 e 2. Figura: o circuito compreende (abraça) uma região que é atravessada por um campo magnético uniforme B. UEPG 17

18 APLICAÇÃO DA LEI DE FARADAY Com o deslocamento do condutor XY, há uma variação de fluxo, pois a área enlaçada pelos fios varia. Faraday observou que o valor médio da variação de fluxo no decorrer do tempo correspondia exatamente à tensão média (força eletromotriz) induzida nesse circuito. Assim: e = Df Dt UEPG 18

19 APLICAÇÃO DA LEI DE FARADAY Observação: A lei de Faraday tem validade geral, para qualquer variação de fluxo de campo magnético. Lembrando que a variação de fluxo, no intervalo de tempo Dt, é dada por: UEPG 19

20 EXERCÍCIOS 02. (UFMS) Após duas pilhas de 1,5 V serem ligados ao primário de um pequeno transformador, conforme figura, não haverá voltagem induzida no secundário. Quais as afirmações justificam esse fato? UEPG 20

21 EXERCÍCIOS 03. Um CD player portátil é alimentado por um transformador que baixa a tensão de 120 V para 12 V. Sabe-se que esse transformador tem 200 espiras no primário e que o aparelho é alimentado pelo secundário. A potência fornecida ao primário é 2,0 W e, supondo que não há dissipação de energia no transformador, determine: a) O número de espiras no secundário; b) A corrente no secundário; UEPG 21

22 EXERCÍCIOS a) O número de espiras no secundário; N 1 = 200 P 1 = 2W U 1 = 120V U 2 = 12 V N 2 =? U 1 N = 1 U 2 N = N 2 = espiras N 2 UEPG 22

23 EXERCÍCIOS b) A corrente no secundário; P 2 = i 2.U 2 2 = i 2.12 I 2 = 0,17 A UEPG 23

24 EXERCÍCIOS SOBRE INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA Aspecto interno de um gerador de usina hidrelétrica, acoplado à turbina e aos fios condutores. O eixo da turbina, que é movida pela queda-d água, movimenta a espira no campo magnético entre os pólos de um ímã em ferradura ou entre o pólo norte e o pólo sul de dois ímãs em barra. A corrente elétrica é gerada por este movimento, sendo AGOSTO levada 2013 para UFPR UEM os UFSC centros de consumo, através dos fios elétricos. UEPG 24

25 a) EXERCÍCIOS SOBRE INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA 01. Determine o sentido da corrente induzida nos seguintes casos: UEPG 25

26 EXERCÍCIOS SOBRE INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA a) Resp: Com o deslocamento do fio (condutor) móvel para direita, aumenta-se a área por onde ocorre a variação de fluxo, aumentando no sentido de entrar, a lei de Lenz diz que o sentido da corrente induzida é tal que se opõe as causas que lhe deram origem. Pela regra da mão direita se o campo gerado pela espira está saindo do plano a corrente induzida será no CURSO sentido FISICA PROF ANTI-HORÁRIO. SAMUEL UEPG 26

27 b) EXERCÍCIOS SOBRE INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA 01. Determine o sentido da corrente induzida nos seguintes casos: Resp: Sentido HORÁRIO UEPG 27

28 EXERCÍCIOS SOBRE INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA 02. Explique o que ocorre quando aproximamos um ímã de uma espira condutora em circuito aberto. O ímã percorre a trajetória perpendicular ao plano da espira, conforme a figura. UEPG 28

29 EXERCÍCIOS SOBRE INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA Resp: Como a espira está aberta com a variação do fluxo magnético (Df) surgirá apenas uma f.e.m. induzida. Só apareceria corrente induzida se a espira estivesse fechada. UEPG 29

30 a) EXERCÍCIOS SOBRE INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA 03. Cada esquema abaixo representa um ímã que se desloca com velocidade v na direção de uma espira circular. Determine o sentido das correntes induzidas nas esferas: horário UEPG 30

31 b) EXERCÍCIOS SOBRE INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA 03. Cada esquema abaixo representa um ímã que se desloca com velocidade v na direção de uma espira circular. Determine o sentido das correntes induzidas nas esferas: anti-horário UEPG 31

32 c) EXERCÍCIOS SOBRE INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA 03. Cada esquema abaixo representa um ímã que se desloca com velocidade v na direção de uma espira circular. Determine o sentido das correntes induzidas nas esferas: anti-horário UEPG 32

33 d) EXERCÍCIOS SOBRE INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA 03. Cada esquema abaixo representa um ímã que se desloca com velocidade v na direção de uma espira circular. Determine o sentido das correntes induzidas nas esferas: horário UEPG 33