Indução Eletromagnética

Transcrição

1 Indução Eletromagnética Φ ΔΦ ξ IND p/ circuito fechado i IND Fluxo magnético Variação de fluxo magnético Força eletromotriz induzida Corrente elétrica induzida

2 Fluxo do campo magnético Φ = B A cosθ A superfície atravessada pelas linhas de campo θ ângulo entre o segmento normal e o vetor B

3 1º Caso: Fluxo Magnético Nulo Quando o ângulo for igual a 90, temos: cos 90 = 0, então o fluxo é nulo. Φ = 0

4 2º Caso: Fluxo Magnético Máximo Quando o ângulo for igual a 0, temos: cos 0 = 1, então o fluxo é máximo. Φ Máx = B A

5 Descoberta de Faraday Faraday esperava (erroneamente) que o campo magné/co estacionário gerado pela corrente no fio da esquerda pudesse induzir o aparecimento de uma corrente elétrica no fio da direita. Mas isso não aconteceu. O Amperímetro não indicou nenhuma corrente enquanto a chave permanecesse fechada. chave Nenhuma corrente flui enquanto a chave es/ver fechada.

6 Mas, quando ele abriu a chave para cortar a corrente no circuito da esquerda, o medidor mudou, mostrando uma corrente momentânea no fio do lado direito. Abrindo a chave no circuito da esquerda aparece uma corrente momentânea.

7 Intrigado, ele fechou a chave novamente Fechando a chave no circuito da esquerda aparece momentaneamente uma corrente no circuito da direita. amperímetro Chave anel de ferro Ao fechar a chave, ele notou que o medidor movia- se momentaneamente, mas em sen/do contrário de quando a chave era aberta. Faraday descobriu que poderia induzir uma corrente no circuito da direita, mas isso só seria possível se o campo magné/co através da bobina es/vesse mudando. ( Φ)

8 Quando se faz o contato, aparece um rápido e muito pequeno efeito no galvanômetro; surge, também, ação semelhante quando é desligada a bateria. Enquanto, porém, a bobina é percorrida por uma corrente constante, não se percebe nenhum desvio do ponteiro do galvanômetro, ligado à outra bobina, embora a potência acva da bateria seja muito grande... Michael Faraday

9 Lei de Faraday- Neumann A força eletromotriz induzida (ε ) numa espira é diretamente proporcional à variação do fluxo magnénco (ΔΦ) que a atravessa e inversamente proporcional ao intervalo de tempo (Δt) em que essa variação ocorre. ε m = ΔΦ Δt Em que ΔΦ é a variação do fluxo indutor durante o intervalo de tempo Δt.

10 Indução Eletromagnética a) Quando o ímã está em repouso em relação à espira, o galvanômetro não registra corrente na espira. Nesse caso, não está havendo variação de fluxo. b) Quando o ímã aproxima- se da espira, o galvanômetro registra corrente. Nesse caso, está havendo variação de fluxo. c) Quando o ímã se afasta da espira, novamente surge corrente. Mais uma vez ocorre variação de fluxo. d) Se o ímã, após mover- se, é levado novamente ao repouso, a corrente volta a valer zero. Nesse caso, não está mais havendo variação de fluxo.

11 Lei de Lenz - O sentido da corrente elétrica induzida (i IND ) é tal que o fluxo magnético que ela gera (Φ IND ) se opõe à variação do fluxo magnético que a produziu (ΔΦ EXT ). Matematicamente, a lei de Lenz é expressa pelo sinal negativo que aparece na expressão matemática da Lei de Faraday.

12 Lei de Lenz (sentido de i IND )

13 Lenz

14 Queda de ímã em MRU 1 2

15 (Unesp 2012) O freio eletromagnético é um dispositivo no qual interações eletromagnéticas provocam uma redução de velocidade num corpo em movimento, sem a necessidade da atuação de forças de atrito. A experiência descrita a seguir ilustra o funcionamento de um freio eletromagnético. Na figura 1, um ímã cilíndrico desce em movimento acelerado por dentro de um tubo cilíndrico de acrílico, vertical, sujeito apenas à ação da força peso. Na figura 2, o mesmo ímã desce em movimento uniforme por dentro de um tubo cilíndrico, vertical, de cobre, sujeito à ação da força peso e da força magnética, vertical e para cima, que surge devido à corrente elétrica induzida que circula pelo tubo de cobre, causada pelo movimento do ímã por dentro dele. Nas duas situações, podem ser desconsiderados o atrito entre o ímã e os tubos, e a resistência do ar

16 Considerando a polaridade do ímã, as linhas de indução magnética criadas por ele e o sentido da corrente elétrica induzida no tubo condutor de cobre abaixo do ímã, quando este desce por dentro do tubo, a alternativa que mostra uma situação coerente com o aparecimento de uma força magnética vertical para cima no ímã é a indicada pela letra a) b) c) d) e)

17 Sentido da corrente elétrica induzida? aumenta diminui

18 Força eletromotriz de movimento ε = l B v

19 f.e.m. de movimento Polarização da barra

20 Isso cai (FESP- PE) Uma barra de 30cm de comprimento se desloca com a velocidade de 8 m/s perpendicularmente ao seu comprimento e a um campo magnénco de 0,05 N/A.m dirigido perpendicularmente ao plano deste papel, de baixo para cima. O campo elétrico que se estabelece na barra é de: a) N/C no senndo de P para Q. b) N/C no senndo de Q para P. c) N/C no senndo de P para Q. d) N/C no senndo de Q para P. e) N/C no senndo da velocidade.

21 Espira em movimento em um campo magnético

22 Isso cai (FAAP-SP) Uma espira retangular, de dimensões 30cm por 10cm e resistência 10 ohms, move-se com velocidade de 5 cm/s, perpendicularmente ao campo magnético uniforme de indução 2T. Qual é a intensidade e sentido da corrente elétrica na espira em cada situação indicada na figura?

23 Autoindutância Φ α I I' Φ = L. i

24 Transformadores

25 U 1 U 2 = N 1 N 2 i 2 i 1 = U 1 U 2

26 (MACKENZIE- SP) A Wigura a seguir representa um transformador com um primário constituído por N 1 = 5 espiras de resistência R 1 = 10ohms, alimentado por um gerador de força eletromotriz constante E = 100 V, e um secundário de N 2 = 2 espiras de resistência R 2 = 100 ohms. No secundário não passa corrente porque: a) N 2 < N 1. b) R 2 > R 1. c) O núcleo de ferro é fechado. d) As espiras estão enroladas em sentidos opostos. e) A corrente no primário é constante.

27 Valor ewicaz O valor eficaz de uma corrente alternada periódica é o valor i EF de uma corrente condnua constante que, num intervalo de tempo igual a um período, dissipa a mesma energia em um mesmo resistor. No caso da corrente senoidal pode- se demonstrar que: i EF = i MÁX 2 U EF = U MÁX 2 Quando se diz que a tensão entre os terminais de uma tomada é 110V, isso significa que o valor eficaz é 110 volts. Portanto, o valor máximo da tensão nessa tomada é: U MÁX =U EF. 2 U MÁX = U MÁX =155V