Corrente alternada Chamamos de corrente elétrica, o movimento ordenado de elétrons dentro de um fio condutor. A corrente elétrica pode ser contínua (quando movimento é em uma única direçaõ e sentido) ou alternada. A principal característica de uma corrente alternada, é o fato de mudar de sentido periodicamente, num movimento de vai e vem contínuo. Aparelho que gera uma corrente alternada pode ser: Dinamo ou motor gerador. Dinamo: é um gerador de eletricidade, que converte a energia mecânica em elétrica. É constituído por um imã fixo em um eixo móvel, ao redor deste eixo existe uma bobina (fio condutor enrolado, constituindo um conjunto de espiras). Não existe contato físico entre o imã e a bobina. Quando esse ímã é deslocado, sofre uma variação de intensidade, direção e sentido, criando um campo elétrico na bobina. A força elétrica devido ao campo elétrico, provoca movimento ordenado dos elétrons livres que estão no interior do fio condutor. Se o imã manter o movimento de vai e vem (aproximação e afastamento), os elétrons livres também farão esse movimento dentro do fio, criando uma corrente alternada. Esquema dos movimentos alternados de elétrons livres no interior do fio condutor,.
Todo o ímã produz, por natureza, um campo magnético (alteração no espaço) Linha de força criada pelo campo magnético. Se a bobina estiver numa região onde há ação das linhas de força, ela sentirá o seu efeito Os elétrons da bobina se afastam se o ímã se aproximar e se aproximam(lei do contra) quando o ímã se afasta. upload.wikimedia.org/wikipedia Como o imã não está em contato direto com a bobina, chamamos de corrente induzida. GERADOR Ao girar a manivela, uma lâmpada se acende. Um sistema de polias e correia permite aumentar o giro no eixo do dínamo de bicicleta, dentro do qual ocorre a transformação de energia mecânica em energia elétrica. www.parquedaciencia.com.br A quantidade de energia gerada é chamada de força eletromotriz(fem). Lei de Faraday: A força eletromotriz induzida (fem) em um circuito fechado é determinada pela taxa de variação do fluxo magnético que atravessa o circuito. ε = φ onde, ε é a força eletromotriz(o que é produzido), φ é a variação do fluxo t magnético e t, a variação do tempo(tempo em acionado). Em outros termos, a quantidade de energia gerada depende de quantas vezes o ímã se afasta ou se aproxima, em 1 segundo. A produção de eletricidade da lâmpada em uma bicicleta obedece a esse fenômeno, o ciclista alimenta o dínamo, através do movimento dos pedais. O dínamo da bicicleta é basicamente constituído de um ímã permanente que gira e as bobinas fixas.
pt.fotolia.com Quanto maior a velocidade do giro, maior será a produção de eletricidade, conforme a lei de Faraday. Produção de corrente alternada motor gerador O princípio da geração de eletricidade induzida difere da lei da Faraday porque ímã permanece parado e quem gira, é a bobina. Um motor gerador é constituído por uma parte móvel(rotor-eixo enrolado por fios) e outra parte fixa(stator- ímã fixa ou alternador). cepa.if.usp.br Um gerador fornece a corrente (i) que alcança o eixo através do fio. A chegada da corrente produz uma força F(origem magnética), capaz de provocar um movimento de rotação no eixo. Este movimento de rotação provoca alinhamento dos elétrons livres no interior do fio. Como o movimento de rotação muda a direção da corrente, os elétrons livres sofrem esta alteração na sua direção, criando uma corrente alternada. Quando uma particula carregada eletricamente viaja em um campo eletromagnetico, surge uma força magnética, conhecida pela fórmula:
F = q.v.b.senө, chamada força de Lorentz. No caso de um motor ligado a fios, fórmula seria: F = B.i.l.senӨ, A F = B é a intensidade do campo magnético, em tesla(t); i é a intensidade da corrente, em àmpere (A); L = comprimento do fio condutor em metro(m). senө, o àngulo entre o fluxo magnético e a corrente. A direção e o sentido da corrente é determinado pela regra da mão direita.. B.i.l.senӨ, Aproveitamento da força de Lorentz Ao eixo do rotor ligamos as peças que desejamos por em movimento, como por exemplo, o cilindro de uma máquina de lavar roupa, os dentes de um liquidificador, as pás de um ventilador, etc.. Responda: 1- No caso de um dínamo da bicicleta, que elemento seria o rotor? E quem seria o stator? 2- Em que sentido podemos afirmar que a produção de energia elétrica na bicicleta obedece a lei de Faraday? 3- A intensidade da luz emitida pela lâmpada da bicicleta é sempre a mesma? Explique através dos conceitos de Física. 4- Em que situação, a força magnética atinge o máximo?
5- Em quais situações físicas descritas abaixo, existem campos elétricos? Identifique a origem de cada campo encontrado. a) um fio com corrente alternada e parado em relação ao chão. b) um fio com corrente contínua e parado em relação ao chão. c) um bobina com corrente continua e parada em relação ao chão. d) um bobina com corrente continua e deslocando com velocidade v em relação ao chão. e) Um ímã se deslocando com velocidade v em relação ao chão f) Um ímã girando com velocidade v.