Fluxo Magnético. Onde: B

Transcrição

1 FÍSICA

2 Fluxo Magnético Φ B.A.cos θ n Onde: θ B A O fluxo magnético é a medida da quantidade de linhas de indução que atravessam uma superfície em função do tempo. É dado pelo produto entre o campo magnético, a área da superfície e o cosseno do ângulo formado entre o campo e o vetor normal à superfície.

3 Propriedades do Fluxo Magnético Podemos variar o fluxo magnético de várias maneiras: 1. Variando a intensidade B do campo de indução magnética. 2. Variando a área A da superfície. 3. Girando a superfície, variando o ângulo θ entre o vetor normal à superfície e o vetor campo magnético. Obs.: A unidade de medida do Fluxo Magnético no S.I. é o weber (Wb) (Onde: 1 Wb = 1 T 1 m 2 ) Logo, temos 1T = 1 Wb/m 2

4 Fluxo Magnético: Caso Particular (θ = 90º) Neste caso, temos: Φ = B A cos 90 e, como cos 90 = 0, então o fluxo é nulo. Observe na figura abaixo que nenhuma linha de indução magnética atravessa a superfície. Φ = 0 NULO n θ= 90º B

5 Fluxo Magnético: Caso Particular (θ = 0º) Neste caso, temos: Φ = B A cos 0 e, como cos 0 = 1, então, Φ = B A, o que implica dizer que o fluxo é MÁXIMO. Observe na figura abaixo que todas as linhas de indução magnética atravessam a superfície. Φ = B.A MÁXIMO n B θ = 0º

6 Imagem: Thomas Phillips / Domínio Público Michael Faraday ( ) Foi um Químico e Físico inglês conhecido pelas suas experiências pioneiras no campo da Eletricidade e do Magnetismo.

7 Breve Histórico Faraday, baseando-se nos trabalhos de Oersted e Ampère, o qual analisava que correntes elétricas em circuitos produziam campos magnéticos, começou a investigar o efeito inverso do fenômeno por eles estudado. Imagem: Steve Jurvetson / Creative Commons Attribution 2.0 Generic

8 Indução Magnética Imagem: Hypercube / Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication Faraday descobriu que um campo magnético variável próximo a uma bobina e ligada a uma galvanômetro, acusa a passagem de corrente elétrica.

9 Indução Magnética Imagem: Hypercube / Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication Esse efeito de produção de uma corrente em um circuito, causado pela presença de um campo magnético, é chamado de INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA e a corrente elétrica que aparece é denominada de CORRENTE INDUZIDA.

10 Indução Magnética Existem vários modos de se obterem correntes induzidas em um circuito: 1. O circuito pode mover-se em relação a um campo magnético, de modo que o fluxo magnético através da área do circuito varie no decorrer do tempo. 2. Pode-se variar a área do circuito de tal modo que o fluxo do campo magnético através do circuito varie no tempo. 3. O campo magnético dirigido para a superfície pode ser variável no tempo.

11 Lei de Faraday Ao variarmos o fluxo magnético que atravessa uma espira, é criada uma força eletromotriz induzida (ε) que é dada pela taxa de variação do fluxo magnético em função do tempo. ε = Φ Δt Onde: ε Força eletromotriz (fem) ΔΦ Variação do fluxomagnético Δt Intervalo detempo Obs.: Se verificarmos as unidades de medida dessas grandezas no S.I., percebemos que: ε = Φ Δt volt = weber segundo 1V = 1Wb 1s

12 Aplicação: Gerador de Corrente Alternada Em qualquer unidade de produção de energia elétrica (usina hidroelétrica, usina termoelétrica, usina nuclear, etc.) existe sempre um circuito que se coloca em rotação numa região onde existe um campo magnético. Ao girar a espira, varia-se o fluxo magnético que a atravessa, criando, assim, uma fem induzida, de acordo com a Lei de Ampère. U R 0 t

13 Imagem: Mtodorov_69 / GNU Free Documentation License Aplicação: Transformador um Transformador é um dispositivo para modificar tensões e correntes alternadas sem perda apreciável de potência; ele é constituído por dois enrolamentos em torno de um núcleo de ferro. O enrolamento que recebe a potência é o primário, o outro o secundário; a função do núcleo de ferro é orientar o campo magnético de modo que quase todo o fluxo que passe por um enrolamento passe também pelo outro. Esse núcleo é habitualmente laminado de modo a minimizar as perdas de energia por correntes de Folcault (correntes superficiais provocadas pelo fluxo variável).

14 Imagem: Mtodorov_69 / GNU Free Documentation License Aplicação: Transformador Se não houver fuga de fluxo magnético do núcleo de ferro e se desprezarem outras perdas de potência (efeito Joule), o fluxo através de cada espira é o mesmo nos dois enrolamentos, obtendo-se: V secundário V primário = N secundário N primário Obs.: Qualquer um dos enrolamentos pode ser usado como primário ou secundário: o transformador funciona nos dois sentidos.

15 Vamos Exercitar?

16 Exercício 01 Qual a ddp entre as pontas das asas de um avião metálico, voando horizontalmente com velocidade escalar constante de intensidade 900 km/h, sobre uma região de campo magnético uniforme vertical, de intensidade B = T? Sabe-se que a distância entre as pontas das asas é 20 m. Resolução A ddp entre as pontas das asas corresponde à força eletromotriz induzida ε. B 20m V ε = B L v e como v = 900 km/h, ou seja, v = 250 m/s. Assim, temos: ε = ε = 1, V

17 Exercício 02 A potência nominal máxima de um transformador é 1500 W. Sabendo-se que a tensão originada no secundário é de 50 V e que o número de espiras no primário e no secundário é 400 e 100, respectivamente, determine: a) a intensidade da corrente elétrica induzida no secundário quando o transformador está funcionando em condições de potência máxima; b) a tensão no primário; c) a intensidade da corrente elétrica no primário.

18 Resolução a) Sendo P 2 = U 2.i 2 tem-se: 1500 = 50.i 2 i 2 = = 30 A b) Como U 1 U 2 = N 1 N 2, então: U 1 50 = U 1 = 200 V c) As potências no primário e no secundário são iguais, logo, P 1 = P 2. Assim: P 1 = U 1.i = 200. i 1 i 1 = 7, 5 A

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21 EXERCÍCIO 04

22 EXERCÍCIO 05

23 Obrigado pela Atenção!