Relatório I - Indução Eletromagnética

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL/UEMS
CURSO DE LICENCIATURA EM FÍSICA
FÍSICA EXPERIMENTAL IV
PROFESSORA: MÁRCIA MOUTINHO
RELATÓRIO 1 – INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
ALUNAS(OS): Bruno Saucedo, Luiz H.M. Lopes, Luiz Saucedo.
	1. Introdução:
	
Nesse relatório são abordadas observações dos fenômenos relacionados à lei de Faraday e Lenz, que tratam sobre indução eletromagnética. As observações que auxiliaram no desenvolvimento deste relatório foram feitas com base em um vídeo do canal Hudson Zanin, onde são mostradas duas práticas experimentais que também foram realizadas por Faraday. Tais experimentos realizados no vídeo foram de um solenoide induzindo corrente elétrica num fio e da produção de corrente elétrica numa bobina utilizando apenas um imã para induzir corrente elétrica.
	2. Objetivos:
	
· Verificar a passagem de corrente elétrica num fio, que está ao redor de um solenoide, que se encontra conectado a uma fonte de tensão.
· Observar a variação da corrente elétrica ao aproximarmos um imã a uma bobina.
	3. Fundamentação teórica:
	A indução eletromagnética é o fenômeno responsável pelo surgimento de correntes elétricas em materiais condutores, quando sujeitos a mudanças no fluxo do campo magnético que os atravessa. Ela foi descoberta por Michael Faraday em 1831, que através de uma série de experimentos demostrou que uma força eletromotriz se desenvolvia num circuito fosse porque se movimentava próximo de um magneto em repouso, fosse porque era o magneto que se movia junto ao circuito parado, o mesmo acontecendo em bobinas percorridas por correntes elétricas. A descoberta revolucionou os meios de produção de eletricidade, inaugurando uma nova era tecnológica que acelerou a revolução industrial.
De acordo com a lei de Faraday, quando há variação do fluxo de campo magnético em um circuito condutor, uma força eletromotriz induzida surge nesse condutor. Já o fluxo magnético diz respeito à quantidade de linhas de campo magnético que atravessam uma área, e relaciona a intensidade do campo magnético coma área e o ângulo entre as linhas de campo magnético e a reta normal da área.
Apesar de a indução eletromagnética ter sido uma descoberta de Faraday, ele não a deduziu matematicamente, nem pôde explicar a forma como a força eletromotriz surgia no circuito, essas implementações surgiram depois, pelas mãos de Heinrich Lenz e Franz Ernst Neumann, moldando a lei de Faraday na forma como a conhecemos atualmente.
A contribuição de Neumann diz respeito ao equacionamento da lei de Faraday, ele a descreveu como uma variação temporal do fluxo de campo magnético. A contribuição de Lenz, por sua vez, foi relacionada ao princípio da conservação da energia. Lenz explicou qual devia ser a direção da corrente elétrica induzida pela variação de fluxo magnético. De acordo com ele, a corrente elétrica que é induzida sempre surge de modo a opor-se à variação de fluxo magnético externo. A constatação de Lenz fez com que adicionássemos o sinal negativo à lei de Faraday.
	4. Materiais:
	Experimento I, induzindo corrente elétrica num fio através de um solenoide:
· Multímetro digital
· Fonte de tensão
· Solenoide
Experimento II, Variando a posição do imã próximo a uma bobina:
· Bobina de aproximadamente 15cm de diâmetro
· Multímetro digital
· Imã de ferro-neodímio-boro
	5. Procedimento experimental:
	
Experimento I:
Neste experimento foram utilizados um solenoide, montado com inúmeros fios de cobre enrolados em torno de um cilindro, o qual foi conectado a uma fonte de tensão. Ao redor deste solenoide foi passado um fio com suas duas extremidades acopladas em um multímetro digital ajustado na escala de microamperes. Em seguida foi ligada a fonte de tensão, assim já foi possível visualizar a corrente através do multímetro e estudar os fenômenos que aconteceram.
Experimento II:
No segundo experimento foram utilizados uma bobina de 15 Centímetros de diâmetro conectada a um multímetro digital para medir os valores da corrente elétrica em mA e um imã de neodímio que foi utilizado para induzir uma corrente elétrica na bobina, primeiramente este imã foi colocado no interior da bobina, logo após ele foi aproximado e afastado da bobina para observarmos as diferenças nas correntes geradas.
	6. Resultados:
	
Experimento I:
Inicialmente era esperado que a corrente elétrica seria medida num valor menor, assim que fosse ligada a fonte e que logo depois a corrente cresceria e atingiria um valor constante, mas ao realizar o experimento observou-se que ao ligar a fonte de tensão surge uma corrente elétrica de valor 202 µA e que logo após diminui exponencialmente até 19 µA e se manteve constante em 7 µA, enquanto que no momento em que se desliga a fonte, a corrente sai do valor constante de 7 µA e cresce até um pico de 26 µA, que depois de cresce até µA.
Experimento II:
Neste experimento a corrente se comportou da forma como era esperado, quando o imã foi aproximado da bobina, o multímetro registrou uma corrente positiva, enquanto o que, quando o imã foi afastado a corrente que surgiu no multímetro foi negativa e ao colocar o imã parado no interior da bobina nada aconteceu com a corrente.
	7. Conclusão:
	Através desses dois experimentos conseguimos verificar que de fato uma variação de um campo magnético (B) no tempo é capaz de induzir uma força eletromotriz () numa bobina, onde consequentemente surgirá uma corrente elétrica que pode ser medida por um multímetro. Para que esta força eletromotriz seja gerada é necessário que haja um fluxo de campo magnético () e que este esteja variando de alguma forma no tempo, o fluxo de campo magnético podemos representar matematicamente da seguinte forma:
 [1]
A equação acima descreve a ação de um campo magnético sobre uma superfície (A), onde no experimento II, a superfície por qual passa o campo magnético é a área da bobina que foi utilizada. Em ambos os experimentos houve uma variação deste fluxo de campo magnético que pode ser modelado pela seguinte equação:
 [2]
Esta variação do fluxo gera uma força eletromotriz que pela lei de ohm sabemos que pode ser definida como produto entre a resistência e a corrente elétrica passando no circuito, que nos experimentos foi possível visualiza-la pelo multímetro que mostrou a corrente gerada pela variação do fluxo de campo magnético.
Em relação ao experimento I, pode se perceber que a intensidade da corrente é maior somente ao ligar e desligar a tensão no solenoide, pois quando isso acontece há uma variação na corrente que consequentemente cria um campo magnético variável o que induz corrente no fio naquele instante em que foi ligada ou desligada a fonte de tensão. 
Já no experimento II, quando o imã é aproximado da bobina, o fluxo de campo magnético varia na região o que gera uma corrente com um sentido, que depende exclusivamente da direção do fluxo de campo magnético do imã e se esse imã está se afastando ou se aproximando, este sentido também é indicado na equação (2) pelo sinal negativo, que fará com que sempre seja indicado o sentido correto da corrente gerada na bobina. Além disso o sentido da corrente passando por um fio determinará a direção do campo magnético que será gerado ao redor deste mesmo fio, este campo magnético sempre acaba sendo gerado na direção contraria a do campo magnético que está sendo aproximado ou afastado da bobina.
	8. Bibliografia:
	· A indução eletromagnética-WikiCiências. Casadasciencias.org. Disponível em: <https://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/A_indu%C3%A7%C3%A3o_eletromagn%C3%A9tica>. Acesso em: 9 May 2021.
· HELERBROCK, Rafael. Indução eletromagnética: definição e fórmulas. Brasil Escola. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-inducao-eletromagnetica.htm>. Acesso em: 9 May 2021.
· LEI FARADAY-Teoria e Demonstração experimental. Hudson Zanin. Vídeo. (8 min e 46 s). Disponívelem: https://youtu.be/T6oYQyOB8A4. Acesso em: 08/05/2021.
· Física Geral III - Aula 10 - Lei de Faraday da Indução - Parte 1. UNIVESP. Video. (42 min 26 s). Disponível em: https://youtu.be/sX68xgzgzB8. Acesso em: 08/05/2021.