Indução Eletromagnética

Apresentação em tema: "Indução Eletromagnética"— Transcrição da apresentação:

1 Indução Eletromagnética
A enorme quantidade de energia elétrica, usada para iluminar as grandes cidades, é gerada graças ao fenômeno da indução eletromagnética

2 Condutor em movimento dentro de um campo magnético
Consideremos um condutor metálico, movimentando-se com velocidade V, perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético B. B Vista de Cima V N S B V

3 Condutor em movimento dentro de um campo magnético
B Vista de Cima V e FM B Vista de Cima V e FM B Vista de Cima B Vista de Cima V e FM Pelo mesmo deslocamento, teremos uma falta de elétrons (sobra de prótons) na parte superior do condutor, fazendo com que essa extremidade adquira um potencial elétrico positivo. Devido a esse deslocamento, teremos um acúmulo de elétrons na parte inferior do condutor, fazendo com que essa extremidade adquira um potencial elétrico negativo. Podemos então dizer que existe uma diferença de potencial entre as extremidades do condutor. A essa ddp damos o nome de força eletromotriz induzida (e ou fem). Com o movimento do condutor, cada elétron livre do mesmo fica sujeito a uma força magnética, que pode ser determinada pela regra da mão esquerda para cargas negativas V e FM

4 Podemos fazer uma comparação
B V e FM Uma barra metálica sendo deslocada em um campo magnético é equivalente a uma pilha ou bateria.

5 Cálculo da força eletromotriz induzida
L = comprimento do condutor dentro do campo magnético (metros); B = intensidade do campo magnético uniforme (tesla); V = velocidade de deslocamento (m/s); V perpendicular a B ; e = força eletromotriz induzida (volts).

6 i - sentido convencional
Corrente Induzida Se o condutor se movimenta ao longo de fios condutores paralelos, que formem um circuito fechado, haverá um movimento contínuo de elétrons por esse circuito. A esse movimento contínuo de elétrons damos o nome de corrente elétrica induzida. Vista de Cima B V e FM i - sentido convencional

7 Algumas observações Caso o condutor pare, não teremos mais força eletromotriz induzida (e ou fem) e corrente induzida (i); Para que a corrente se mantenha constante, devemos garantir velocidade e campo magnético constantes Essa forma de gerar uma fem induzida não é utilizada na prática.

8 Exemplo Um condutor AB de comprimento 30cm move-se em um plano horizontal apoiado em dois trilhos condutores que estabelecem um circuito conforme a figura a seguir. O condutor é arrastado pelos trilhos com velocidade constante igual a 10m/s. A B V R= 2 B= 101T Assim determine: a) o sentido convencional da corrente no condutor AB; b) a fem induzida no condutor; c) a intensidade da corrente que percorre o condutor.

9 Solução A Sentido convencional Sentido real e FM B= 101T
O sentido da corrente no condutor AB pode ser encontrado através da regra da mão esquerda para força magnética. A B V R= 2 B= 101T Sentido convencional Sentido real e FM

10 Solução A Sentido convencional e FM B= 101T
A corrente induzida no condutor pode ser obtida pela lei de Ohm: A fem induzida no condutor pode ser obtida pela equação a seguir: A B V R= 2 B= 101T e FM Sentido convencional

11 Outros exemplos de fem induzida
O grande cientista inglês M. Faraday, realizando um número muito grande de experiências no século XIX, verificou que existem várias outras situações nas quais se observa o aparecimento de uma corrente induzida em um circuito. Corrente induzida em uma espira, causada pela aproximação do pólo norte de um imã.

12 No instante em que a chave C é aberta ou fechada, aparece, na bobina G uma corrente induzida.
Para podermos entender casos mais complexos de indução devemos definir a grandeza fluxo magnético

13 Fluxo Magnético Grandeza escalar que mede o número de linhas de indução que atravessam a área A de uma espira imersa num campo magnético uniforme é chamada fluxo magnético (), sendo definida por: A = área em m2; B = campo magnético em tesla (T );  = fluxo magnético em weber (Wb )

14 Valores particulares do fluxo magnético

15 Lei de Faraday da Indução Eletromagnética
Sempre que ocorrer uma variação do fluxo magnético através de um circuito, aparecerá, neste circuito, uma fem induzida. O valor desta fem, e, é dada por: Onde  é a variação do fluxo observada no intervalo de tempo t.

16 Exemplos de variação do fluxo magnético
Variação do fluxo  através de variação de B : Aproximando e afastando a bobina estamos variando o vetor campo magnético B .

17 Variando o ponto C estamos alterando a corrente que circula pela bobina, fazendo com que a intensidade vetor campo magnético B produzido pela bobina varie.

18 Exemplos de variação do fluxo magnético
Variação do fluxo  através de variação de  : Girando a espira o valor do ângulo  varia de 0º a 180º.

19 Exemplos de variação do fluxo magnético
Variação do fluxo  através de variação da área : Puxando o condutor com uma velocidade V, estamos aumentando a área.

20 Sentido da Corrente Induzida Lei de Lenz
O sentido da corrente elétrica induzida é tal que seus efeitos tendem a se opor à causa que lhe deu origem

21 Aplicação da indução eletromagnética
O microfone de Indução:

22 Aplicação da indução eletromagnética
O gerador de energia elétrica:

23 Exercícios X Trilhos metálicos (UFMG) Observe a figura a seguir: Vo B
Y Trilhos metálicos B (UFMG) Observe a figura a seguir: Essa figura mostra um trilho metálico, horizontal, sobre o qual uma barra, também metálica, pode se deslocar livremente, sem atrito. Na região onde está o trilho, existe um campo magnético B, saindo do papel. Lançando-se a barra para a direita, com velocidade Vo, haverá nela uma corrente elétrica:

24 Solução Vamos determinar o sentido da corrente induzida através da regra da mão esquerda para força magnética: Vo X Y B Sentido convencional Sentido real FM e

25 Solução Vamos determinar o sentido da força produzida pela interação entre o campo magnético e a corrente elétrica, através da regra da mão esquerda para corrente elétrica: Vo X Y B Sentido convencional FM