seminario fisica experimental 3

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
Campus Nova Friburgo
Curso de Engenharia de Produção
Seminário 
 
Nova Friburgo
-2016-
 
UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
Campus Nova Friburgo
Curso de Engenharia de Produção
Lei da Indução de Faraday
SUMÁRIO
1- Introdução..................................................................................................4
1.1 Conceitos importantes ..............................................................................5
1.1 Quem foi Michael Faraday ........................................................................7
2- Como surgiu a Lei .....................................................................................8
2.1 Lei ...........................................................................................................10
2.3 APLICAÇÕES NA ENGENHARIA ...........................................................11
3.0- Exemplos ..............................................................................................12
4.0- Experimento ......................................................................................... 13
4.1 Materiais utilizados ................................................................................ 13
4.2 Passo a passo .........................................................................................14
5-Referencia Bibliográfica ...........................................................................15
INTRODUÇÃO
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 induzida com a taxa de variação do fluxo magnético através desta espira. 
 Ele em seus estudos e experimentações, percebeu que a corrente induzida que aparecia no circuito mudava de sentido constantemente, ou seja, em um dado momento ela estava em um sentido em outro ela estava em sentido contrário ao primeiro. 
 Apesar de perceber esse acontecimento, ele não conseguiu chegar a uma lei que indicasse como determinar o sentido da corrente induzida. Foi somente no ano de 1834, poucos anos após a publicação dos trabalhos de Faraday, que o físico russo Heinrich F.E. Lenz apresentou uma regra, atualmente conhecida como Lei de Lenz, que permite indicar o sentido da corrente induzida.
Conceitos Importantes 
Magnetismo – ramo da Física que estuda a origem e as manifestações de certos tipos de materiais ( magnéticos )
Eletromagnetismo- É o estudo dos campos magnéticos e suas interações com as correntes elétricas.
Indução Eletromagnética - Quando o fluxo magnético varia através de um circuito , ocorre a indução de uma fem( força eletromotriz) e de uma corrente no circuito. 
Quem foi Michael Faraday
Michael Faraday nasceu a 22 de setembro de 1791 em Newington Butts, Surrey, atual Londres, Inglaterra e morreu em 25 de agosto de 1867 em Hampton Court, Middlesex, Inglaterra.
	
	"Nada é tão maravilhoso que não possa existir, se admitido pelas leis da Natureza"
 
 Faraday tem sua história de vida marcada por uma infância pobre e pela necessidade de trabalhar quando ainda era jovem. Teve oportunidade de aprender o ofício de encadernador de livros, fato que possibilitou a ele realizar muitas leituras durante as horas de descanso. 
 Mais tarde, assistiu a uma série de quatro palestras de um grande químico da época, Humphrey Davy (1778−1829), e anotou detalhadamente cada uma delas. Posteriormente enviou suas anotações ao palestrante e pediu a ele qualquer cargo em seu laboratório para trabalhar com a Ciência. Dois anos depois foi convidado a ingressar como assistente de laboratório no Instituto  de Ciências da Grã-Bretanha.
 Durante quatro décadas, Faraday dedicou-se a esse trabalho, conseguindo ocupar o cargo de diretor desse instituto. Nele teve a oportunidade de revelar a sua capacidade criativa e desenvolver inúmeros experimentos. Faraday é considerado um grande experimentalista e um dos mais importantes da história da Ciência. 
 Como não teve uma formação profunda em Matemática e Física avançada, desenvolveu outros artifícios para descrever os fenômenos físicos. Foi, por exemplo, o idealizador das linhas de campo. Conta-se que ele fez mais de 30 mil experimentos e que mantinha anotações precisas de todas elas em seus diários.
 Como outros cientistas da sua época, dedicou-se aos experimentos que envolviam as descobertas de Oersted, relacionadas a Eletricidade e Magnetismo. Estudou, por exemplo, a força de atração e repulsão entre dois fios condutores próximos quando percorridos por corrente elétrica, desenvolveu os primeiros trabalhos que deram origem aos motores elétricos, cunhando o termo "rotação eletromagnética", e descobriu a indução eletromagnética, fenômeno responsável hoje pela geração de energia na maior parte das usinas atualmente.
 Nessa época, os grandes cientistas eram estimulados a pesquisar sobre Eletromagnetismo, pois este apresentava propriedades desconhecidas, como as interações entre dois fios condutores por onde passam corrente e o efeito circular em volta de um fio indicado pelas bússolas.
	
	Durante a realização de seus experimentos, Faraday notou que, ao introduzir um ímã no interior de uma bobina, esta era percorrida por uma corrente elétrica. Essa verificação levou-o a deduzir que seria possível obter uma corrente constante caso o fio condutor se movesse, sem interrupção, nas proximidades do ímã.
 Apesar de Faraday não possuir formação acadêmica, tornou-se um grande cientista e os principais fatores que tornaram isso possível foram: sua incrível capacidade criativa para interpretar os fenômenos empíricos; sua persistência para testar experimentalmente suas observações científicas; e também sua capacidade de estudar por conta própria.
Como surgiu a Lei
 Após Oerested e Ampere estudarem que um campo eletrico sobre um condutor gera uma corrente que por sua vez gera um campo magnetico. 
 Então Faraday levantou a seguinte hipotese ‘ Se uma corrente é capaz de gerar um campo magnetico , um campo magnetico deve ser capaz de produzir uma corrente .com não se conhecia especificamente o conceito de campo , o objetivo de Faraday era mostrar que uma corrente podia ser produzida por magnetismo. 
 Seus estudos tiveram notoriedade em 1831, e faraday divulgou uma serie de experimentos . Podemos dizer que atualmnte um campo magnetico variante no tempo produz uma força eletromotriz , que pode estabelecer uma corrente em circuito fechado. ( indução eletromagnetica ) 
Para entender melhor sobre indução, observe que:
Uma espira condutora percorrida por uma corrente i na presença de um campo magnético sofre ação de um torque. Podemos afirmar que uma espira sem corrente ao girar no interior de uma região onde há um campo magnético ,faz aparecer uma corrente i na espira.
isto é: torque +campo magnético = corrente
 
As 2 forças não tem as mesmas linhas de ação ,sendo assim,elas produzem um torque que faz a espira girar.Antes de se descobrir o fenômeno da indução já se sabia que a carga elétrica em movimento gerava campo magnético.
Lei de Faraday 
 Ao ser estabelecido um fluxo de indução através de um condutor, teremos a força eletromotriz média verificada em determinado intervalo de tempo, dada pela taxa de variação do fluxo magnético através da área da espira. Essa lei recebe o nome lei de Faraday-Neumann sendo expressa matematicamente por:
 
A equação acima deve ser "lida" da seguinte forma: o valor absoluto da força eletromotrizinduzida em uma única espira de um circuito elétrico fechado é igual ao valor absoluto da taxa de variação temporal do fluxo magnético que atravessa a espira.
Onde  é o fluxo magnético 
E é a força eletromotriz induzida ( tensão induzida ) dada em V.
D0 /dt – Taxa de variação do fluxo magnético no tempo dada em Wb/s. (WEBER)
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).Quando as linhas de campo forem paralelas à espira, o fluxo será nulo,significa que nenhuma linha de campo atravessa espira
 É importante lembrar que ,quando fluxo magnético através de uma bobina com N é alterado, uma FEM será induzida em cada espira e a FEM total será dada pela soma de seus valores.
Para espiras os enrolamentos compactados, temos a força eletromotriz dada por :
Observações 
O sinal negativo da expressão é uma conseqüência da Lei de Lenz, que diz que a corrente induzida tem um sentido que gera um fluxo induzido oposto ao fluxo indutor.Entendemos que a força eletromotriz induzida será mais intensa quanto mais rápida for a variação do fluxo
Aplicações na Engenharia 
Existem inúmeras aplicações na engenharia ligadas ao eletromagnetismo e, desta forma, ligadas também a indução eletromagnética. Dentre as mais importantes - que auxiliaram a iniciar todo o desenvolvimento tecnológico e são uma das principais causas de sua difusão – encontram-se os transformadores e a transformação de energia mecânica em elétrica como poder ser encontrado nas usinas hidrelétricas. Além disso, cabe observar que ferramentas indispensáveis hoje em dia como celulares, computadores e televisões também são desenvolvidas a partir das leis do eletromagnetismo
Exemplos 
Experimento:
Materiais utilizados:
● Seringa;
● Fio de cobre esmaltado;
● Imã;
● Multímetro.
Passo a passo:
● Para a criação da bobina utilizamos aproximadamente 6metros de fio de cobre esmaltado. Posteriormente, enrolamos esse cobre em uma seringa e tiramos o esmalte das duas extremidades;
● Ligamos cada extremidade do fio de cobre em uma ponta do multímetro;
● Ajustamos o multímetro para medir a corrente contínua;
● Inserimos um imã dentro da seringa e vemos no multímetro a corrente gerada pela bobina;
● A quantidade de carga gerada pelo movimento do imã dentro da bobina pode variar de acordo com a quantidade de fio de cobre e com a força do imã;
● Pode-se ver o que acontece com mais clareza no exemplo abaixo:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www.infoescola.com/eletrostatica/eletrizacao/
http://brasilescola.uol.com.br/fisica/eletromagnetismo.htm
PAUL, C. R. Eletromagnetismo para engenheiros: com aplicações a sistemas digitais e interferência eletromagnética. Rio de Janeiro: LTC, 2006.