Capítulo 30: Indução Eletromagnética

Cap 30 INDUÇÃO Até o presente estudamos fenômenos elétricos e magnéticos em situações nas quais os campos E e B eram estáticos Neste capítulo vamos considerar situações em que o campo magnético pode variar no tempo Como vimos essa variação detém origem a um novo fenômeno chamado de INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA que não pode ser explicado por nenhum das leis já estudadas anteriormente Coulomb Gauss BiotSavart e Ampère A indução eletromagnética é a base de funcionamento de inúmeras aplicações tecnológicas Armazenamento de dados nos HDs de computadores geradores de energia elétrica microfones entre outros A indução eletromagnética foi estudada pioneiramente e de maneira independente pelos cientistas Faraday e Henry em 1830 Obs Como Faraday publicou seus trabalhos primeiros a lei da indução ficou conhecida também como a de Faraday A Henry sobre uma homenagem mais singela Henry passou a ser usado como unidade de INDUÇÃO A lei da Indução foi estudada pelo Faraday a partir da análise de uma série de experimentos que vamos ilustrar a seguir de maneira simplificada experimentos a movimento de aproximação corrente induzida experimento C movimento de afastamento O movimento relativo entre o ímã e a espira C INDUZ uma corrente em C Enquanto a corrente I₁ de arcuitto variava no tempo aumenta ou diminui uma corrente é INDUZIDA em C₁ Há alguns pontos comuns nesses nossos experimentos 1 Presença do campo B gerado pela ímã ou pela corrente de C₁ Olá Isso não basta pois se nós não tivermos movimento de ímã por exemplo no experimento a não haverá corrente 2 Devido aos movimentos relativos a b e d ou à variação da corrente caso a ocorre uma variação do fluxo MAGNÉTICO através da espira C ou seja uma variação do quantidad de linhas do campo B que atravessam a região delimitada pela espira C Exemplo Antes Aproximação Depois Ocorre uma função da quantidade de linhas de B que atravessam C quando o ímã é aproximado de espira Ocorre uma redução de quantidade de linhas de B que atravessam C quando o ímã é afastado Conclusão A variação temporal do fluxo magnético através da espira induz uma corrente na espira Análise Quantitativa Fluxo Magnético através de uma superfície A espira C delimita uma superfície S Podemos estabelecer uma orientação para a superfície S ressaltando um sentido para o seu vetor NORMAL Quando C está na presença de um campo magnético uma certa quantidade de linhas atravessam C A quantidade de linhas de B que atravessem S é medida pelo Fluxo magnético Φ₈ B dA S Unidades no SI Φ₈ Bárea Tm² Wb Weber Os Como vimos o fenômeno da indução envolve a variação do Fluxo Magnético no tempo Vamos analisar as unidades dessa quantidade dΦ₈ dt Φ₈ Tm² s Nsm² s Nm C J Volt Quando fluxo magnético varia no tempo será induzida uma corrente na espira Sabemos que para estabelecer uma corrente em um condutor algum agente deve gastar energia para manter as cargas livres em circulação A energia gasta por unidade de carga é a Força eletromotriz FEM Assim podemos concluir que se tem corrente induzida então há FEM induzida E A lei da indução ou lei de Faraday nos diz que E dΦB dt O sinal negativo é importante para a análise do SENTIDO da FEM induzida REGRA A escolha de uma orientação para S estabelece um sentido para C pela regra da mão direita O sinal da FEM nos indica se a força eletromotriz induzida terá o mesmo sentido de C ou se O sentido será oposto Exemplo Considerar uma espira circular imersa num campo B uniforme como indica a figura abaixo Queremos calcular a fem induzida em alguns intervalos de tempo a Entre 0 e 1s ΦB BdA B A BA ΦB BA constante fracdΦBdt BM A