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Indução EletromagnéticaForam as experiências de Oersted que permitiram concluir que as correntes elétricas criam campos magnéticos. Colocou-se naturalmente a questão contrária: pode um campo magnético induzir uma corrente elétrica?Em 1831 Faraday descobriu que movimentando o magnete relativamente a um circuito induzia uma corrente elétrica no circuito. O mesmo acontece quando se movimenta o circuito relativamente ao magnete ou se deforma o circuito.Esta corrente é induzida pela variação do fluxo de indução magnética através do circuito. Falamos de um processo de indução eletromagnética.
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Indução EletromagnéticaEm todos os exemplos seguintes vai haver uma variação com o tempo do fluxo de um campo magnético uniforme através do circuito indução eletromagnética.
Aumento da área do circuito deslocando um condutor em contacto com um circuito em U
Espira a rodar num campo magnético
Deformação de uma espira submetida a um campo magnético provocando variação da superfície
= B A cos
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A força eletromotriz induzida (fem) em um circuito fechado é determinada pela taxa de variação do fluxo magnético que atravessa o circuito.
ε = - /t
Lei de Faraday - Newman
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Lei de LenzLei de Lenz: a f.e.m. induzida e a corrente induzida surgem com um sentido que se opõe à variação que as provocou.A corrente induzida vai gerar um fluxo de indução magnética que se vai opor à variação de fluxo de indução magnética que a gerou.
Quando a barra se move para a espira, o fluxo magnético através da espira aumenta. A corrente aí induzida cria um campo magnético (a tracejado) cujo fluxo se vai opor ao aumento de fluxo magnético através da espira (provocado pelo movimento da barra).
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Transformador• Um transformador é um dispositivo para modificar tensões e correntes alternadas sem perda apreciável de potência.• Um transformador simples é constituído por dois enrolamentos em torno de um núcleo de ferro. O enrolamento que recebe a potência é o primário, o outro o secundário.
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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.
N
S
B
V
B
Vista de Cima
V
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• 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).
BVista de Cima
Ve
FM
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Cálculo da força eletromotriz induzidaL = 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).
VLBe
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ExemploUm 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
B
R= 2
B= 101T
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.
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Solução
A
B
V
B
R= 2
B= 101T
Sentido convencional
Sentido real
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Solução
A
B
V
B
R= 2
B= 101T
e
FM
Sentido convencional
volte
VLBe
smV
mcmL
TB
Dados
3,0
1010310
10
10330
10
11
1
1
AiRe
i
R
VeDados
15,023,0
2
3,0
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Aplicação da indução eletromagnética
• O gerador de energia elétrica:
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Auroras boreal e austral
GARRAFA MAGNÈTICA
CINTURÃO DE VAN ALLEN
CINTURÃO DE VAN ALLEN
AURORA BOREAL