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
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
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
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
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
CONCLUSÃO B i, logo i B UEPG 6
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
LEI DE FARADAY variação do fluxo magnético Weber e = - Df t Wb intervalo de tempo f.e.m. volt V segundo s UEPG 8
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
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
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
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
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
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
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
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 1 1 2 2 UEPG 16
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
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
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
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
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
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 2 120 200 = N 2 = 20 12 espiras N 2 UEPG 22
EXERCÍCIOS b) A corrente no secundário; P 2 = i 2.U 2 2 = i 2.12 I 2 = 0,17 A UEPG 23
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
a) EXERCÍCIOS SOBRE INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA 01. Determine o sentido da corrente induzida nos seguintes casos: UEPG 25
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
b) EXERCÍCIOS SOBRE INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA 01. Determine o sentido da corrente induzida nos seguintes casos: Resp: Sentido HORÁRIO UEPG 27
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
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
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
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
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
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