Lei de indução de Michael Faraday

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Lei de indução de Michael Faraday 
 
Michael Faraday (1791-1867) nasceu em Londres, na Inglaterra em 22/09/1791. 
Terceiro filho de um ferreiro de Newington, subúrbio de Londres, foi obrigado a 
abandonar os estudos para se dedicar ao trabalho aos treze anos. Trabalhou para o 
livreiro G. Ribeau. Neste intervalo de tempo, aproveitou o contato com os livros para 
estudar. 
Em algumas experiências,Faraday percebeu que ao introduzir um ímã em 
uma bobina esta acusava a presença de uma corrente elétrica(Um condutor metálico, 
que tem a característica de ter elétrons livres, quando é conectado a um pólo 
positivo, e em sua outra extremidade a um pólo negativo, esses elétrons 
inicialmente livre e desordenados iniciam um movimento ordenado e em um sentido 
- a corrente elétrica) na mesma. 
Este fenômeno foi caracterizado qualitativamente e quantitativamente e deu origem 
à Lei da Indução de Faraday que é expressa matematicamente como: 
 
Ou seja, a intensidade da força eletromotriz induzida (Em geral a força eletromotriz é 
representada pelas iniciais f.e.m. ou pela letra E (ou e). Sendo W a energia que o gerador 
fornece ao circuito durante o tempo t, e Q a carga elétrica que passa por qualquer secção 
transversal durante-o mesmo tempo) (ε) é igual a variação do fluxo magnético no 
interior da espira. Esta é uma das quatro equações de Maxwell para o 
Eletromagnetismo. 
Mas a unidade de indutância no SI é o henry (abreviação H) em homenagem ao 
americano Joseph Henry embora tenha publicado seus resultados para a indutância 
um pouco mais tarde que Faraday. 
Faraday introduziu o conceito de campo de força ou simplesmente campo. Mesmo 
sem ter recebido instrução escolar completa, Faraday recebeu o Diploma Honorário da 
Universidade de Oxford em 1832. Ainda recebeu logo em seguida a medalha de Copley 
da Royal Instituição. 
Em 1837 o físico percebeu que quando um capacitor recebe menos carga quando há 
vácuo entre as armaduras do que quando há um dielétrico entre elas. Então a unidade 
de capacitância foi chamada de Farad (abreviação F) em homenagem a ele 21 anos 
depois, começou a sofrer com uma doença que causava perda temporária de memória 
e acabou se afastando da vida pública. 
A partir de 1862, passou a maior parte de seu tempo em casa, onde veio a falecer em 
25/08/1867. 
Einstein e Maxwell se apoiaram em seu trabalho para desenvolver o estudo do 
Eletromagnetismo e da Física Moderna. 
A experiência de Faraday Para a bobina faz-se um enrolamento de fios de cobre 
esmaltados ou fios de fiação elétrica residencial. 
O ímã pode ser retirado de um auto-falante sucateado, de potencia média ou alta, 
como os de toca CD’s. 
Usa-se um multímetro que será ajustado na função micro ampère, dependendo da 
quantidade de espiras da bobina e do potencial do ímã. 
Conectam-se os terminais do multímetro nas duas extremidades do enrolamento de 
fios de cobre. 
Aproxima-se o ímã da bobina, conforme mostra a figura 01: 
 
Observa-se o comportamento do ponteiro do multímetro. 
A experiência de Faraday é de extrema importância para o estudo 
do Eletromagnetismo, pois baseado na análise da interação entre campo elétrico e 
magnético podem ser explicado muitos outros fenômenos relacionados a esta 
importante parte da Física. 
A lei de Lenz 
A lei de Faraday expressa somente a intensidade da força eletromotriz induzida. Então 
em 1834 Heinrich E Lenz (1804-1865) define que a força eletromotriz é igual ao 
negativo da variação do fluxo magnético no interior da espira, assumindo a forma: 
 
 
Ou seja, esta lei especifica o sentido da força eletromotriz induzida. Neste caso, o 
sentido da corrente elétrica é anti-horário para quando o norte do ímã se aproxima da 
espira ou conjunto de espiras. 
 
Faraday e o motor elétrico 
Um motor elétrico simples é uma máquina que converte energia elétrica em energia 
mecânica - e também é um bom exemplo de aplicação prática da experiência de 
Öersted, na qual a corrente elétrica está associada a um campo magnético e pode 
provocar o movimento de um ímã. 
Observando o esquema abaixo, temos um exemplo de motor simples, constituído por 
uma base de madeira, na qual está apoiada uma pilha (fonte de energia) - e, sobre 
ela, foi fixado um ímã natural. Temos ainda duas hastes de fio condutor (mancal) 
acopladas, cada uma, a uma extremidade da pilha (uma no pólo positivo e outra no 
pólo negativo); e, completando a máquina, uma espira também constituída de um fio 
condutor. Observe que essa espira pode ser substituída por várias espiras (bobinas). 
Um detalhe extremamente importante é que uma das extremidades da espira deve ser 
semi-raspada - e a outra, raspada por completo. 
O motor elétrico simples funciona, basicamente, pela repulsão entre dois ímãs, um 
natural e outro não natural (eletroímã). É conveniente o uso de imãs não naturais num 
motor elétrico, pois há a possibilidade de inversão dos pólos magnéticos, por meio da 
inversão do sentido da corrente elétrica. 
 
 
 
Como o motor funciona? 
Agora, utilizando esse exemplo, vamos entender os princípios básicos do 
funcionamento do motor elétrico simples. 
A pilha fornece energia elétrica quando as partes raspadas da espira estão em contato 
com a haste (mancal) - temos, assim, um circuito elétrico por onde passa uma corrente 
que, ao percorrer a espira, graças ao campo magnético associado a essa corrente 
(conforme o experimento de Öersted), transforma-a num pequeno ímã (ímã não 
natural). 
O ímã fixo na pilha (ímã natural) tem um de seus pólos voltados para a espira; e 
quando ela se torna um ímã, passa a existir uma interação entre eles. Quando a espira 
tiver o mesmo tipo de pólo ao qual está presa, teremos uma força de repulsão que 
movimentará a espira. Esse movimento depende, muitas vezes, de um empurrão 
inicial. 
Um detalhe importante: quando a espira tiver o pólo contrário ao do ímã ao qual está 
presa, a força que existirá será de atração e o movimento da espira será amortecido, 
podendo até resultar no fim de seu movimento. 
Para resolver esse problema e evitar que o motor pare, usamos uma extremidade da 
espira totalmente raspada, por onde a corrente sempre pode passar, e a outra semi-
raspada, de forma que a corrente só passará nessa extremidade quando a parte 
raspada estiver em contato com a haste. Dessa maneira, quando as faces de mesmo 
pólo estiverem voltadas uma para a outra, a espira se movimentará por causa da força 
magnética de repulsão entre os ímãs. 
No momento em que as faces de pólos opostos estiverem voltadas uma para a outra, 
a corrente deixa de passar, pois a extremidade da espira que não está raspada 
impede a passagem da corrente. A espira deixa, assim, de ser um ímã natural, mas 
mantém seu movimento (giro), devido à inércia. No momento em que a parte raspada 
da espira entra em contato com a haste, o processo se reinicia, possibilitando o 
movimento constante da espira. 
Em motores um pouco mais sofisticados há comutadores, que têm a função de 
inverter o sentido da corrente no momento em que a espira fica com sua face de pólo 
oposto voltada para o ímã. Lembrando que, ao invertemos o sentido da corrente, 
também invertemos os pólos do ímã não natural. Dessa maneira, teremos sempre a 
espira com a face de mesmo pólo do ímã voltada para ele, resultando num movimento 
ininterrupto. 
No nosso exemplo, como não conseguimos inverter o sentido da corrente, utilizamos 
as idéias da interrupção da corrente e da continuidade do movimento por inércia. 
Dessa forma, temos a corrente produzindo o movimento da espira. Esse é o princípio 
básico do funcionamento dos motores elétricos - utilizados de um liquidificador até um 
motor de automóvel. 
Geradores e energia elétrica 
O gerador tem um funcionamento inverso ao do motor. Observando o esquema a 
seguir, verificamos que a corrente elétrica surge naespira graças ao movimento dos 
ímãs naturais - o que resulta numa variação de campo magnético. Surgindo corrente 
na espira, esta também se torna um ímã (ímã não natural) e passa a girar. Portanto, o 
gerador é um bom exemplo de aplicação prática do experimento de Faraday. 
 
 
Neste caso, com o movimento dos ímãs temos energia mecânica, o que resulta em 
energia elétrica na espira. Como no caso do motor, existem diversos tipos de 
geradores e o que apresentamos aqui é um exemplo básico, mas que serviu para 
importantes desenvolvimentos tecnológicos. 
Inúmeros pesquisadores merecem destaque no estudo do eletromagnetismo, mas, 
com certeza, Öersted e Faraday contribuíram - e muito - para o desenvolvimento do 
eletromagnetismo. 
 
 
Referências bibliográficas: 
HALLIDAY, David, RESNIK Robert, KRANE, Denneth S. Física 3, volume 2, 5 Ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2004. 384 p.