Aula 8 - Fisica Teorica 3

Lei de Lenz Após a obtenção de alguns resultados experimentais, o físico russo Heinrich Lenz (1804-1865) inventou uma regra muito conhecida, até mesmo nos dias de hoje. A famosa Lei de Lenz é utilizada para determinar o sentido da corrente induzida em uma espira e enuncia o seguinte: A corrente induzida em uma espira tem um sentido tal que o campo magnético produzido por tal corrente se opõe ao campo magnético que induziu a corrente. Heinrich Lenz Heinrich Friedrich Emil Lenz nasceu no dia 12 de fevereiro de 1804 e faleceu no dia 10 de fevereiro de 1865, em Roma. Completou o ensino secundário em 1820 e continuou seus estudos na Universidade de Tartu, onde cursou Química e Física. Ficou conhecido por ter formulado a lei que recebeu o seu nome, Lei de Lenz, em 1833, em 1842, a lei de Joule. Pesquisou sobre a condutividade de diversos materiais sujeitos à corrente elétrica, tendo estudado ainda o efeito da temperatura sobre a condutividade. Dentro do estudo termodinâmico, contribuiu com a descoberta da reversibilidade das máquinas elétricas. Compreendendo a Lei de Lenz Vamos descrever agora uma situação para que possamos analisar de forma mais simples a Lei de Lenz: Imagine que você tenha um condutor fixo em forma de U. Uma haste metálica com velocidade é colocada em contato com o condutor posicionado no plano da folha do seu caderno. Considere que as linhas de indução do campo magnético uniforme passem através desse plano. O sentido do campo é "saindo da folha". O que você acha que acontecerá com os elétrons livres existentes na haste? A resposta a essa questão é simples, os elétrons livres existentes na barra foram submetidos a forças magnéticas que os deslocaram para as extremidades da haste que ficaram eletricamente polarizadas. Surgindo, assim, uma diferença de potencial entre elas, levando os elétrons a se deslocarem conforme mostrado na Figura 1. Figura 1 - Condutor fixo em U. Observe que, nesse condutor, temos uma espira de área A e nela passa uma corrente elétrica induzida, de intensidade I, e temos no interior da espira outro campo magnético, cujo sentido é "entrando na folha" - chamado de campo induzido. Para assimilar melhor a matéria que tal vermos os exemplos? Clique para ver os exemplos Clique para pular os exemplos Exemplo 1 Considere o comprimento da haste vista na Figura 1 igual a 0,20m e a velocidade v igual a 2,0 m/s, sendo a resistência total da espira 0,050 Ω e B igual a 0,50T. Calcule a fem e a corrente: Solução: e = v . B . L e = (2,0 m / s) . (0,50 T) . (0,20 m) = 0,20 V I = \frac{e}{R} = \frac{0,20 V}{0,050 Ω} = 4,0 A Resp.: A força eletromotriz será igual a 0,20V e a corrente 4,0A Exemplo 2 Fonte: YOUNG e FREEDMAN, Física III. 12ª ed. p. 206-207. Suponha que ao longo de um solenoide seja enrolado 500 espiras por metro e que a corrente em seu enrolamento esteja crescendo com uma taxa igual a 100 A/s. A área da seção reta do solenoide é de 4 cm². a) Determine o módulo da força eletromotriz induzida na espira do solenoide: Solução: e = - \dfrac{dφ}{dt} = -μ₀ . n . A . \dfrac{di}{dt} e = - (4 π . 10^{-7} Wb / A∙m) (500 espiras / m) . (4.0 . 10^{-4} m²) (100 A / s) e = - 25 μV = - 25 . 10^{-6} V Exemplo 2 Fonte: YOUNG e FREEDMAN, Física III. 12ª ed. p. 206-207. b) Calcule o módulo do campo elétrico induzido na espira, sabendo que seu raio é igual a 2,0cm: Solução: E = \dfrac{e}{2πr} = \dfrac{25 . 10^{-6} V}{2π . 2,0 . 10^{-2} m} E = 2,0 . 10^{-4} V/m Para sedimentar seu conhecimento sobre a matéria o melhor a fazer é praticar; para isso clique no PDF abaixo e solucione as atividades propostas. Você sabia? Muitos já ouviram falar dos famosos automóveis híbridos, certo? Esses automóveis possuem um motor a gasolina e um motor elétrico. Ao parar, as rodas do automóvel que giram fazem o motor se mover para trás, de modo a atuar como gerador. A corrente elétrica induzida resultante é utilizada para recarregar as baterias do automóvel.