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.
Fluxo magnético
O fluxo magnético pode ser expresso matematicamente como ΦB = BA cos
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)= ΦB.
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)= ΦB.
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.
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)
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.
Eletromagnético A indução 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.
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