av1 - geradores elétricos (dínamos)

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Universidade Estácio de Sá
Campus – Macaé
Física Experimental III – Geradores Elétricos (Dínamos)
Introdução
A geração de eletricidade é o processo de gerar energia elétrica a partir de outras fontes de energia primária. Os geradores das usinas e os dínamos de bicicleta são construídos de forma semelhante e têm o mesmo princípio de funcionamento. Em ambos, há produção de energia elétrica a partir da energia mecânica de rotação de um eixo. A maior parte dos geradores de eletrecidade – por exemplo em usinas hidroelétricas e termoelétricas, em alternadores de automóveis e outros – funciona com base em uma das leis fundamentais do eletromagnetismo – a produção de uma força eletromotriz induzida devido à variação do fluxo de um campo magnético. 
Antes de entrarmos na explicação do dínamo de bicicleta, vamos entender um pouco da história cientícia envolvendo a eletrecidade e o magnetismo.
Eletrecidade e magnetismo
Durante muito tempo, acreditou-se que eletricidade e magnetismo eram o mesmo fenômeno. Foi somente em 1600 que o médico e físico inglês William Gilbert (1544 - 1603) escreveu um livro distinguindo as duas teorias. Mas ainda sim existia fortes indícios que havia relação entre elas.
A descoberta do eletromagnetismo
Em 1819 o físico dinamarquês Hans Christian Oersted divulgou a descoberta do eletromagnetismo, uma relação entre a eletrecidade e o magnetismo, impressionando a comunidade científica. Ele observou que, quando a agulha de uma bússola é colocada próxima de uma corrente elétrica, essa agulha é desviada de sua posição. Ora, uma agulha magnética, suspensa pelo centro de gravidade, só entra em movimento quando está em um campo magnético. O deslocamento da agulha só se explica pela formação de um campo magnético em torno do condutor percorrido por corrente elétrica. 
Com a descoberta de Hans Christian Oersted foi possível perceber que um condutor percorrido por corrente elétrica gera um campo magnético. Mas será que o contrário ocorre?
Em 1831 , dois cientistas, Michael Faraday, na Inglaterra, e Joseph Henry, nos Estados Unidos, desenvolveram estudos referente ao princípio do conceito de indução eletromagnética, mas de forma independente.
Estudos dizem que Henry foi o primeiro a descobrir o fenômeno de indução eletromagnética, mas por não ter aprofundado nem publicado seus resultados por apresentar outros interesses na época, quando o fez, o reconhecimento da descoberta já havia sido atribuído a Faraday, que publicou um estudo muito mais detalhado um ano antes.
Indução eletromagnética
Faraday observou que sempre que existe um movimento relativo entre espiral (condutor) e imã, independente de quem se mova, surge uma corrente elétrica, chamada de corrente induzida, na espira.
A variação do fluxo magnético em uma superfície provocava o aparecimento de uma corrente induzida no espiral, o que equivale ao aparecimento de uma força eletromotriz (f.e.m.), ou voltagem, induzida na espira.
Lei de Faraday
Sabemos que quando uma diferença de potencial é aplicada sobre um circuito há o surgimento de uma corrente elétrica induzida, chamada força eletromotriz. A Lei de Faraday relaciona a força eletromotriz ε induzida na espira com a taxa de variação do fluxo magnético através desta espira.
Assim, a Lei de Faraday enuncia que:
O valor da força eletromotriz induzida em uma espira de área A é igual à taxa de variação do fluxo magnético através dessa espira. Matematicamente, a Lei de Faraday pode ser escrita como:
Embora saibamos que a Lei de Faraday nos permite calcular o valor da força eletromotriz induzida, que é responsável pela corrente induzida no circuito, ela não determina o sentido da corrente elétrica. Cabe lembrar que no Sistema Internacional de Unidades (SI) a unidade de medida da força eletromotriz é dada em volts (V).
Essa lei é muito utilizada na fabricação de geradores elétricos, responsáveis em transformar energia mecânica em elétrica. Fazendo uma análise na equação do fluxo magnético,
podemos perceber que o fluxo magnético sofre variação sempre que há variação na intensidade do campo magnético (B), no valor da área A ou na orientação relativa entre a área e o campo (Ө).
Roteiro do experimento:
Compramos uma bicicleta usada e a reformamos;
Compramos um dínamo de bicicleta e montamos na mesma. Veja os processos:
O que é e como funciona um dínamo de bicicleta?
É um aparelho que transforma Energia Mecânica em Energia Elétrica através do processo de indução eletromagnética. O dínamo é constituído por um imã fixo em um eixo móvel, e ao redor deste eixo existe uma bobina (fio condutor enrolado, constituindo um conjunto de espiras). Não existe contato físico entre o imã e a bobina. No dínamo de bicicleta, o movimento de rotação da roda, ou da correia, é transferido para o eixo do dínamo, onde um ímã se encontra fixo e gira em torno de uma bobina. Devido a esse movimento ocorre a variação do campo magnético no ímã, surgindo então, uma corrente elétrica no conjunto de espiras da bobina. Esta corrente elétrica é utilizada para acender o farol do bicicleta, ou qualquer led que seja instalado no circuito.
Fim