Indução eletromagnética

Indução eletromagnética é o processo pelo qual a energia de um campo eletromagnético é transferida para um corpo que é exposto em seu raio. Por exemplo, o que acontece com o ímã

O que é indução eletromagnética?

O Indução eletromagnética Consiste na aparência de uma corrente elétrica em um motorista fechado, graças ao movimento relativo entre o referido motorista e uma fonte de campo magnético, como um ímã.

Por si só, em repouso, um ímã não produzirá nenhuma corrente em um circuito próximo. No entanto, se o ímã ou circuito se mover, é possível detectar a corrente ou tensão através de um galvanômetro.

A coisa importante para criar a corrente, chamada corrente induzida, é que existe um campo magnético cujo fluxo é variável no tempo, no espaço ou ambos.

Os campos magnéticos são produzidos por ímãs permanentes, mas também aparecem em motoristas através dos quais uma corrente circula, uma vez que o magnetismo está sempre associado à movimentação de cargas.

Descoberta de indução eletromagnética

A descoberta de indução eletromagnética é devida ao físico inglês Michael Faraday (1791-1867), um experimentador hábil de origem modesta.

Faraday se perguntou se seria possível obter eletricidade do magnetismo; Já um físico dinamarquês, em 1812, havia encontrado magnetismo de uma corrente com corrente.

De fato, Hans Oersted (1777-1851) observou que a corrente elétrica é capaz de desviar uma bússola, assim como ímãs. Interessado nessa descoberta, Faraday começou a experimentar em 1825, conectando bobinas de baterias e tentando detectar uma corrente elétrica.

Mas a corrente é induzida apenas se houver alterações no fluxo do campo magnético, e Faraday não viu que a agulha do galvanômetro estava se movendo, exceto um pouco no início do experimento, quando conectou a bateria ao circuito ou No final, quando foi desconectado.

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Só então eu observei que a agulha se desviou um pouco, em uma direção ao girar.

Então ele percebeu que o magnetismo produz corrente elétrica apenas se o fluxo magnético através do circuito mudar. Caso contrário, nenhuma corrente aparece.

Outro grande experimentador, o físico Heinrich Lenz (1804-1865), observou, independentemente, que a corrente induzida ou a tensão, se preferir, sempre se opõe à mudança que a produz.

Portanto, a lei de indução eletromagnética é conhecida como o nome de Lei de Faraday-Lenz.

O fluxo de campo magnético

A aparência da corrente induzida depende da variação no fluxo do campo magnético. Naturalmente, um campo que mudou ao longo do tempo produz necessariamente um fluxo variável, por meio de Faraday observou a aparência da corrente induzida quando conectada ou desconectada da bateria.

No entanto, um campo magnético uniforme também pode gerar uma corrente induzida se o circuito se mover em relação a ele, de tal maneira que a quantidade de linhas de campo que passa por ele aumente ou diminua.

Outra maneira de alterar o fluxo de campo está variando a área exposta do circuito. Se aumentar, o mesmo ocorre com o fluxo e, se diminuir, o fluxo diminuirá por sua vez. Nos exemplos descritos mais tarde, há mais detalhes.

Aplicações de indução magnética

As descobertas de Faraday e outros cientistas levaram a grandes avanços na tecnologia do século XIX.

Dessa forma, a lei de indução eletromagnética, mesmo passando despercebida quase sempre, está presente em inúmeras aplicações e dispositivos para uso diário: a energia que atinge o tiro doméstico, telefones, equipamentos médicos, dentro do carro, microfones sem fio, fornos sem fio e cozinhas e muito mais.

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Abaixo estão três aplicativos de indução interessantes:

O gerador de eletricidade

Esta é uma das aplicações mais importantes: um dispositivo capaz de transformar energia mecânica em energia elétrica. A idéia básica do gerador é colocar uma bobina de arame (ou melhor, n bobinas) para virar dentro de um campo magnético.

Dessa maneira.

Lanterna de dinamo

Uma lanterna de dinamo não precisa de baterias ou cabos para funcionar, pois é recarregável manualmente. Ao contrário de uma lanterna comum, por dentro há um ímã capaz de se mover através de um loop, lançando indução eletromagnética.

Uma lanterna de dinamo. Fonte: Wikimedia Commons

Ao mexer a lanterna, a mudança de fluxo magnético do ímã que vem e induz uma corrente alternada (oscilatória) em um loop. A corrente é retificada com um circuito retificador muito simples (retificando a corrente significa impedir que ela mude de direção).

Depois disso, a corrente continua carregando um capacitor ou capacitor e, quando a lanterna é fechada outro circuito para que o capacitor seja baixado. Este circuito contém um diodo LED de consumo muito baixo, que liga a produção da luz.

Sistemas de segurança aeroportuários

Nos aeroportos, os passageiros passam sob um arco que funciona como um detector de metais. Um sistema é então ativado que envia correntes para uma bobina que se alterna rapidamente, produzindo em torno da pessoa um campo magnético cujo fluxo é variável.

Se a pessoa não carregar objetos de metal, nenhuma corrente induzida será registrada, mas, caso contrário, é criada uma corrente induzida que ativa um alarme.

Exemplos de indução eletromagnética

1. Bobina extraída de um campo magnético uniforme

Suponha que um campo magnético uniforme que vá da esquerda para a direita. Extraindo a bobina da região de campo, uma corrente é induzida nela, uma vez que o fluxo magnético está diminuindo.

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A corrente induzida cessa assim que a bobina sai completamente do campo e retorna se a bobina entrar novamente, cancelando quando a bobina estiver totalmente imersa.

2. Em movimento ímã

Se você tem uma bobina de repouso, mas um ímã se move através dela, uma corrente na bobina também é induzida.

3. Gerador deslizante

Você tem um campo magnético uniforme e um circuito que consiste em um Riel em forma de U e uma barra de metal na outra extremidade, para fechá -lo. O campo é perpendicular à área travada pelo circuito.

Deslizando a barra para aumentar a área exposta ao campo, é induzida uma corrente que circula ao longo do trilho e da barra. O mesmo acontece se o bar deslizar para reduzir a área.

4. Bobina de rotação dentro de um campo magnético uniforme

Se uma bobina quebrada no meio de um campo magnético uniforme, o vetor normal para seu plano altera continuamente o ângulo que se forma com o campo. Nesse caso, o fluxo magnético que atravessa a espira é máximo e causando sucessivamente, gerando uma corrente alternada.

5. Um campo magnético variável no tempo

Um campo magnético sempre pode ser mantido perpendicular ao plano de um loop, e nada acontece.

Mas se sua intensidade aumentar ou diminuir ao longo do tempo, mesmo que o loop esteja em repouso, o fluxo magnético também o fará e, portanto, uma corrente induzida aparecerá.

Referências

1. Bauer, w. (2011). Física para engenharia e ciências. Volume 2. Mc Graw Hill.
2. Giambattista, a. (2010). Física. 2º. Ed. McGraw Hill.
3. Giancoli, d. (2006). Física: Princípios com aplicações. 6º. Ed Prentice Hall.
4.  Katz, d. (2013). Física para cientistas e engenheiros. Fundações e conexões. Cengage Learning.
5. Hewitt, p. (2012). Ciência física conceitual. 5 ª. Ed. Pearson.