Lei da Indução de Faraday

Michel Faraday elaborou

Como um campo magnético variável gera uma corrente elétrica em um condutor?

Lei da Indução de Faraday

Ele afirmou que a tensão induzida em um circuito é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético por tempo ou se o campo magnético mudar, fem ou tensão induzida será maior e a direção da mudança no campo magnético regula a direção da corrente. Isso é conhecido como lei de Faraday.

Michael Faraday
Michael Faraday, imagem de - Thomas PhillipsÓleo de M Faraday Th Phillips 1842, marcado como domínio público, mais detalhes sobre Wikimedia Commons

Fluxo magnético

O fluxo magnético pode ser expresso matematicamente como ΦB = BA cosLei da Indução de FaradayLei da Indução de Faraday

A é a superfície na qual o campo magnético uniforme B atua.
ΦB é o fluxo magnético. é o ângulo entre B e A.

Maneiras de alterar o fluxo magnético: -

  • A partir da equação acima, é compreensível que o fluxo possa ser variado se mudarmos a magnitude do campo magnético.
  • O ângulo entre o campo magnético B e o plano da bobina também pode ser alterado, a área de superfície A também é um parâmetro alterável.

Alguns fatos importantes sobre o fluxo magnético:

  • O fluxo magnético é uma quantidade escalar.
  • A unidade SI de fluxo magnético é denotada como weber (Wb)
  • 1 Wb = 1 Tesla.
  • A unidade CGS de fluxo magnético é Maxwell.
  • 1Wb = Maxwell.

Agora, de acordo com a lei de indução de Faraday, e(T)= Lei da Indução de FaradayΦB.

No caso de uma bobina de N voltas, a mudança de fluxo com cada volta é a mesma e, portanto, a fem induzida total torna-se, e(T)= Lei da Indução de FaradayΦB.

O sinal negativo especifica a direção da fem induzida, que está de acordo com a Lei de Lenz, que é declarada da seguinte forma:

A direção da fem induzida e, portanto, a direção da corrente induzida em um circuito deve se opor à causa pela qual foram produzidos, ou seja, se o fluxo está aumentando, então a fem induzida será produzida em uma direção que tentará para diminuir o fluxo e vice-versa.

Na realidade, a lei de Lenz é uma coincidência da conservação de energia. Como a fem é induzida de tal forma que se opõe à mudança no fluxo, portanto, um trabalho deve ser feito contra essa oposição dada pela fem induzida para garantir que a mudança do fluxo continue da mesma maneira. Este trabalho realizado aparece como energia elétrica no circuito.

A partir das equações acima, podemos afirmar que a fem induzida ou a corrente elétrica no circuito podem ser aumentadas das seguintes maneiras: -

  • Mudar o fluxo muito rapidamente pode aumentar a fem induzida.
  • Usando uma haste de núcleo de ferro macio dentro da bobina.
  • Aumentando N, ou seja, aumentando o número de voltas da bobina.

Como visto na figura, podemos gerar uma fem quando o ímã é colocado próximo a um circuito ou quando um circuito é colocado próximo a um ímã. Nestes casos, a direção da corrente induzida é mostrada.

direção do campo elétrico induzido de acordo com a Lei de Lenz
Direção do campo elétrico induzido de acordo com a Lei de Lenz

Outra maneira pela qual a fem pode ser induzida é o princípio de funcionamento da CA, onde o circuito é uma bobina de fio condutor circulando em um campo magnético e, portanto, o fluxo ΦB muda de forma sinusoidal com o tempo.

Força eletromotriz motora (uma implicação da lei de indução de Faraday)

Lei de Faraday
Força eletromotriz induzida devido à mudança na área de fluxo magnético devido ao movimento relativo

A figura acima mostra um condutor retangular ABCD sobre o qual uma haste condutora EF se move com velocidade constante. O campo magnético é perpendicular, ou seja, para dentro do plano do loop condutor fechado ABFE. 

O fluxo magnético encerrado pelo loop no tempo t = ts é,

ΦB (t)= = BA = Blx (t),

A taxa de variação de tempo deste fluxo, induz uma fem dada por e = ΦB = (-Blx (t)) = Bl.x (t) = Blv.                                                                                                                          

Essa força eletromotriz obtida devido ao movimento do condutor EF em vez de alterar o campo magnético é conhecida como força eletromotriz motora.

A indução eletromagnética explica a indução de correntes e tensões como uma coincidência de campos magnéticos variáveis. Mas a visão mais moderna afirma que a indução ocorre mesmo na ausência de um fio condutor ou de qualquer meio material.

Sobre Amrit Shaw

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