Física Geral
Eletricidade 4
Indução Eletromagnética
Aula passada
 Força magnética entre imãs (magnetos);
 Pólos magnéticos;
 Campo magnético;
 Eletroimã;
 Força magnética que atua em uma partícula em movimento;
 Força magnética que atua em um fio percorrido por uma
corrente elétrica;
 Galvanômetro, motor elétrico.
Questão de Revisão
 Qual é a fonte da força magnética?
Questão de Revisão
 Qual é a origem do campo magnético?
Questão de Revisão
 Por que a intensidade de um campo magnético é maior no
interior de uma espira de fio que conduz uma corrente do
que em uma seção transversal do fio?
Questão de Revisão
 Pode uma partícula carregada se mover em um campo
magnético sem sofrer a ação de nenhuma força?
Indução Eletromagnética
 Em 1831, Michael Faraday e Joseph Henry,
independentemente descobriram que uma
corrente elétrica pode ser produzida com um
imã e uma bobina.
 Uma voltagem é induzida pelo movimento
relativo entre o fio e o campo magnético.
 Quanto mais rápido for o movimento entre o
fio e o imã, maior será a voltagem induzida.
Indução Eletromagnética
 Quanto maior o número de espiras, maior é a voltagem induzida. Ou seja, maior
será a energia gerada.
 Porém, caso a bobina for conectada a um resistor, ou a qualquer outro dispositivo
dissipador de energia haverá uma resistência ao movimento do imã na bobina.
 A voltagem induzida dá origem a uma corrente transformando a bobina em um
eletroimã que produz um campo magnético que repele o movimento de
deslocamento do imã.
 Quanto maior o número de espiras, maior será o trabalho para deslocar o imã.
Lei de Faraday
 Esta lei estabelece a indução eletromagnética:
A voltagem induzida em uma bobina é proporcional ao produto do número de espiras
pela taxa com a qual o campo magnético varia no interior das espiras.
 A corrente produzida pela indução eletromagnética depende não apenas
da voltagem induzida, mas também da resistência elétrica da bobina e do
circuito ao qual ela está ligada.
 A voltagem induzida em uma espira de borracha é igual à voltagem
induzida em uma espira de cobre de dimensões semelhantes. Porém, no
caso da espira de borracha, os elétrons encontram-se presos aos átomos
impedindo-os de se movimentarem.
Geradores e Corrente Alternada
 Quando empurramos o imã para dentro criamos uma
corrente elétrica que se opõe a esse movimento,
quando retiramos o imã, a corrente se inverte para se
opor a esse movimento.
 Quando repetimos esse processo de forma ritmada,
criamos uma corrente alternada no circuito ligado à
bobina.
Transformadores
 Como um fio com corrente elétrica gera um campo
magnético, a variação da corrente produz um campo
variável e induz uma voltagem em outro fio próximo.
 Ao abrir ou fechar a chave, uma voltagem será medida no
galvanômetro.
 Se um núcleo de ferro for colocada através das espiras, os
domínios magnéticos do ferro se alinharão ao campo magnético
e ele será intensificado.
 O campo magnético produzido pelo primário fica
praticamente confinado ao interior do núcleo de ferro
estendendo-se até o secundário.
Transformadores
 Transformadores reais usam arranjos mais eficientes para conduzir o campo entre
as duas bobinas.
 Há uma relação direta entre a voltagem induzida no secundário com a voltagem
aplicada no primário e o número de espiras (voltas) do primário e do secundário.
Voltagem no primário
Voltagem no secundário
=
Número de voltas do primário Número de voltas do secundário
Campo de Indução
 Vimos que a variação de campos magnéticos geram voltagem
e corrente elétrica. Mas, fundamentalmente, deve-se
interpretar que a variação do campo magnético dá origem a
um campo elétrico. A lei de Faraday pode ser escrita de uma
forma mais geral como:
Um campo elétrico é criado em qualquer lugar do espaço onde um
campo magnético esteja variando com o tempo. A intensidade do campo
elétrico é proporcional à taxa na qual o campo magnético varia. A
direção do campo elétrico forma um ângulo reto com a direção do campo
magnético variável.
Campo de Indução
 O campo elétrico e o campo magnético exibem uma simetria
que levou James Clerk Maxwell a formular a contrapartida da
lei de Faraday.
Um campo magnético é gerado em qualquer região do espaço onde
exista um campo elétrico variando com o tempo. A intensidade do campo
magnético induzido é proporcional à taxa na qual varia o campo
elétrico. A direção do campo magnético induzido forma um ângulo reto
com o campo elétrico variável.
Bibliografia
1.Hewitt, P. Fundamentos de Física Conceitual,
2009, Porto Alegre, Editora Bookman.
2. Sears e Zemansky/Young H. D., Freedman R. A.
Física I Mecânica, 12a Edição, São Paulo,
Pearson Education do Brasil Ltda.
3.Tipler, P. A.; Mosca, G., Física para cientistas e
engenheiros, v.2, LTC Editora, Rio de Janeiro,
2006.