Questão de Revisão. Qual é a fonte da força magnética?

Transcrição

1 Física Geral Eletricidade 4 Indução Eletromagnética

2 Aula passada Força magnética entre imãs (magnetos); Pólos magnéticos; Campo magnético; Eletroimã; Força magnética que atua em uma partícula em movimento; Força magnética que atua em um fio percorrido por uma corrente elétrica; Galvanômetro, motor elétrico.

3 Questão de Revisão Qual é a fonte da força magnética?

4 Questão de Revisão Qual é a origem do campo magnético?

5 Questão de Revisão Por que a intensidade de um campo magnético é maior no interior de uma espira de fio que conduz uma corrente do que em uma seção transversal do fio?

6 Questão de Revisão Pode uma partícula carregada se mover em um campo magnético sem sofrer a ação de nenhuma força?

7 Indução Eletromagnética Em 1831, Michael Faraday e Joseph Henry, independentemente descobriram que uma corrente elétrica pode ser produzida com um imã e uma bobina. Uma voltagem é induzida pelo movimento relativo entre o fio e o campo magnético. Quanto mais rápido for o movimento entre o fio e o imã, maior será a voltagem induzida.

8 Indução Eletromagnética Quanto maior o número de espiras, maior é a voltagem induzida. Ou seja, maior será a energia gerada. Porém, caso a bobina for conectada a um resistor, ou a qualquer outro dispositivo dissipador de energia haverá uma resistência ao movimento do imã na bobina. A voltagem induzida dá origem a uma corrente transformando a bobina em um eletroimã que produz um campo magnético que repele o movimento de deslocamento do imã. Quanto maior o número de espiras, maior será o trabalho para deslocar o imã.

9 Lei de Faraday Esta lei estabelece a indução eletromagnética: A voltagem induzida em uma bobina é proporcional ao produto do número de espiras pela taxa com a qual o campo magnético varia no interior das espiras. A corrente produzida pela indução eletromagnética depende não apenas da voltagem induzida, mas também da resistência elétrica da bobina e do circuito ao qual ela está ligada. A voltagem induzida em uma espira de borracha é igual à voltagem induzida em uma espira de cobre de dimensões semelhantes. Porém, no caso da espira de borracha, os elétrons encontram-se presos aos átomos impedindo-os de se movimentarem.

10 Geradores e Corrente Alternada Quando empurramos o imã para dentro criamos uma corrente elétrica que se opõe a esse movimento, quando retiramos o imã, a corrente se inverte para se opor a esse movimento. Quando repetimos esse processo de forma ritmada, criamos uma corrente alternada no circuito ligado à bobina.

11 Transformadores Como um fio com corrente elétrica gera um campo magnético, a variação da corrente produz um campo variável e induz uma voltagem em outro fio próximo. Ao abrir ou fechar a chave, uma voltagem será medida no galvanômetro. Se um núcleo de ferro for colocada através das espiras, os domínios magnéticos do ferro se alinharão ao campo magnético e ele será intensificado. O campo magnético produzido pelo primário fica praticamente confinado ao interior do núcleo de ferro estendendo-se até o secundário.

12 Transformadores Transformadores reais usam arranjos mais eficientes para conduzir o campo entre as duas bobinas. Há uma relação direta entre a voltagem induzida no secundário com a voltagem aplicada no primário e o número de espiras (voltas) do primário e do secundário. Voltagem no primário Voltagem no secundário = Número de voltas do primário Número de voltas do secundário

13 Campo de Indução Vimos que a variação de campos magnéticos geram voltagem e corrente elétrica. Mas, fundamentalmente, deve-se interpretar que a variação do campo magnético dá origem a um campo elétrico. A lei de Faraday pode ser escrita de uma forma mais geral como: Um campo elétrico é criado em qualquer lugar do espaço onde um campo magnético esteja variando com o tempo. A intensidade do campo elétrico é proporcional à taxa na qual o campo magnético varia. A direção do campo elétrico forma um ângulo reto com a direção do campo magnético variável.

14 Campo de Indução O campo elétrico e o campo magnético exibem uma simetria que levou James Clerk Maxwell a formular a contrapartida da lei de Faraday. Um campo magnético é gerado em qualquer região do espaço onde exista um campo elétrico variando com o tempo. A intensidade do campo magnético induzido é proporcional à taxa na qual varia o campo elétrico. A direção do campo magnético induzido forma um ângulo reto com o campo elétrico variável.

15 Bibliografia 1.Hewitt, P. Fundamentos de Física Conceitual, 2009, Porto Alegre, Editora Bookman. 2. Sears e Zemansky/Young H. D., Freedman R. A. Física I Mecânica, 12a Edição, São Paulo, Pearson Education do Brasil Ltda. 3.Tipler, P. A.; Mosca, G., Física para cientistas e engenheiros, v.2, LTC Editora, Rio de Janeiro, 2006.