Lei de Faraday e Lenz

Prévia do material em texto

A lei de Faraday afirma que, sempre que ocorrer variação do �uxo magnético através de um circuito, surgirá 
uma tensão elétrica induzida. Matematicamente a lei de Faraday se expressa como 
v 52
Df
Dt
em que v é a tensão elétrica induzida, cuja unidade de medida é o volt (V); Df é a variação do fluxo do campo magnético, 
dado em weber (Wb); e Dt é o intervalo de tempo em que ocorreu a variação do fluxo, dado em segundo (s).
O significado físico do sinal negativo na equação acima pode ser compreendido pela lei de Lenz. Heinrich Lenz 
(1804-1865) propôs que o sentido da corrente induzida no circuito é tal que tende a gerar um campo magnético in-
duzido que se opõe à variação do fluxo magnético do campo indutor. Se um ímã se aproxima de uma bobina (figura 
6.45a), o fluxo magnético indutor está aumentando. Essa variação do fluxo através da bobina dará origem a uma 
corrente elétrica que produz um campo magnético induzido de sentido oposto, que tende a reduzir esse aumento do 
fluxo magnético indutor (figura 6.45b). Ao contrário, se o ímã se afasta (figura 6.45c), o fluxo magnético indutor 
está diminuindo. Logo, a corrente tem um sentido que produz um campo magnético induzido que reforça o campo 
indutor, de modo a anular a variação do fluxo (figura 6.45d).
 1. Nas usinas hidrelétricas, a altura do reservató-
rio de água é um dos fatores que determinam a 
quantidade de energia elétrica produzida. Com 
base no que aprendeu sobre transformações de 
energia, gerador elétrico e indução eletromagné-
tica, como você explica a relação entre a altura 
da queda de água e a quantidade de energia 
produzida pela usina?
 2. Uma bobina entra e sai de uma região quadrada 
onde há um campo magnético uniforme.
L
B
a
n
c
o
 d
e
 i
m
a
g
e
n
s
/ 
A
rq
u
iv
o
 d
a
 e
d
it
o
ra
EXERCêCIOS
Podemos agora compreender o funcionamento dos geradores mecânicos de eletricidade. Na carcaça do 
gerador há um ímã que estabelece um campo magnético na região central, local onde se encontram as 
bobinas que podem girar em torno do eixo. Quando o eixo é posto a girar, o fluxo magnético através das 
bobinas varia, e uma tensão elétrica induzida surge em seus terminais. Essa tensão dá origem à corrente 
elétrica, que circula no circuito externo e pode ser utilizada para alimentar diversos equipamentos elétricos, 
como lâmpadas, aparelhos de TV e fornos de micro-ondas, entre muitos outros. 
 # Figura 6.46 – 
Representação de bobina 
e região com campo 
magnético. Os elementos 
não estão representados 
em proporção. Cores 
fantasia. 
F
o
u
a
d
 A
. 
S
a
a
d
/S
h
u
tt
e
rs
to
ck
 # Figura 6.45 – O polo norte de um ímã 
aproxima-se e afasta-se de uma bobina. 
Quando o fluxo magnético do campo 
indutor aumenta através da bobina, ela 
produz um campo magnético induzido de 
sentido oposto, que tende a anular esse 
aumento (a e b). Quando o fluxo magnético 
do campo indutor diminui através da bobina, 
ela produz um campo magnético induzido 
no mesmo sentido, que tende a anular essa 
diminuição (c e d). Os elementos não estão 
representados em proporção. Cores fantasia.
S N
S N
v
i
N
i
v
i
S
i
N
S
(a) (b)
(c) (d)
135Gera•‹o de energia elŽtrica e fen™menos magnŽticos
112a136_V6_CIE_NAT_Mortimer_g21Sc_U3_Cap6_LA.indd 135112a136_V6_CIE_NAT_Mortimer_g21Sc_U3_Cap6_LA.indd 135 9/28/20 10:54 AM9/28/20 10:54 AM
espira
pilha
interruptor
lâmpada
 4. Um anel metálico rola sobre uma mesa, passando, 
sucessivamente, pelas posições P, Q, R e S, como 
representado na figura 6.49. Na região indicada 
pela parte sombreada, existe um campo magnéti-
co uniforme B
r
, perpendicular ao plano do anel. 
 a) Há corrente induzida no anel nos pontos P, Q, 
R e S?
 b) Nos pontos em que há corrente induzida no 
anel, qual é o seu sentido?
P Q R S
B

B
a
n
c
o
 d
e
 i
m
a
g
e
n
s
/ 
A
rq
u
iv
o
 d
a
 e
d
it
o
ra
 O gráfico mostra a variação do fluxo magnético f 
no interior da bobina nessa situação.
 # Figura 6.47 – Gráfico do fluxo 
magnético pela posição na bobina. 
x
0
x
1
x
2
x
3
x
f
L
 a) Para que o fluxo magnético seja tal qual 
representado no gráfico, qual deve ser a 
direção do campo magnético na região 
quadrada?
 b) Considere os deslocamentos x0-x1 (bobina en-
trando na região L), x1-x2 (bobina dentro da re-
gião L) e x2-x3 (bobina saindo da região L). Em 
qual deles haverá tensão induzida na bobina? 
 c) Nos casos em que há tensão induzida na bobi-
na, quais modificações podem ser implemen-
tadas no arranjo para que a tensão induzida 
seja maior?
 3. Uma espira condutora quadrada é colocada no 
mesmo plano e ao lado de um circuito constituí-
do de uma pilha, uma lâmpada e um interruptor, 
como mostra a figura 6.48. Quando se liga o 
interruptor, qual é o sentido da corrente induzida 
na espira?
• Os materiais podem ser classificados de diferentes formas, de acordo com as suas propriedades magnéticas. Nos ví-
deos da Universidade de São Paulo listados a seguir, você pode assistir à realização de experimentos que evidenciam o 
comportamento magnético de alguns materiais.
Diamagnetismo da água. Disponível em: https://youtu.be/38C0XHTscFs
Paramagnetismo do oxigênio. Disponível em: https://youtu.be/jaQn77OuxPc
Força magnética sobre um condutor percorrido por corrente e aplicação desse fenômeno no motor elétrico. Disponível 
em: https://youtu.be/GGlOaiaXQSU
• O Phet é um ambiente criado pela Universidade do Colorado que apresenta diversos simuladores virtuais. Nos sites 
apresentados a seguir, você pode conferir alguns simuladores relacionados aos assuntos trabalhados neste capítulo.
Formas de energia e transformações. Disponível em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/energy-forms-and- 
changes
Parque energético para skatistas. Disponível em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/energy-skate-park
Ímã e bússola. Disponível em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/magnet-and-compass
Gerador. Disponível em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/generator
Lei de Faraday. Disponível em: https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-law/latest/faradays-law_pt_BR.html
Acesso em: 5 jul. 2020.
 # Figura 6.48 – 
Representação de 
circuito e espira. Os 
elementos não estão 
representados em 
proporção. 
B
a
n
c
o
 d
e
 i
m
a
g
e
n
s
/A
rq
u
iv
o
 d
a
 e
d
it
o
ra
B
a
n
c
o
 d
e
 i
m
a
g
e
n
s
/A
rq
u
iv
o
 d
a
 e
d
it
o
ra
 # Figura 6.49 – Representação de anel metálico e região 
com campo magnético. Os elementos não estão 
representados em proporção. Cores fantasia. 
136 Cap’tulo 6
112a136_V6_CIE_NAT_Mortimer_g21Sc_U3_Cap6_LA.indd 136112a136_V6_CIE_NAT_Mortimer_g21Sc_U3_Cap6_LA.indd 136 9/28/20 10:54 AM9/28/20 10:54 AM