Gerador de energia de Faraday

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FACULDADE NORTE CAPIXABA DE SÃO MATEUS 
ENGENHARIA CIVIL/QUÍMICA 
 
 
 
 
ITALO ASSIS PRATES DE ALMEIDA 
LARISSA TEIXEIRA DA SILVA 
OTONIEL JOSÉ DE PAULA NETTO 
ROSIMAR ROGERIO DA SILVA SANTOS 
WANDERSON MELO DE OLIVEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXPERIMENTO DE INDUÇÃO DE FARADAY – GERADOR DE ENERGIA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO MATEUS 
2017 
 
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ITALO ASSIS PRATES DE ALMEIDA 
LARISSA TEIXEIRA DA SILVA 
OTONIEL JOSÉ DE PAULA NETTO 
ROGERIO SANTOS 
WANDERSON MELO DE OLIVEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXPERIMENTO DE INDUÇÃO DE FARADAY – GERADOR DE ENERGIA. 
 
 
 
Trabalho acadêmico apresentado à 
disciplina de Física 3, do curso de 4º 
Engenharia Civil/Química da Faculdade 
Norte Capixaba de São Mateus, como 
requisito parcial à obtenção de nota na 
avaliação bimestral. 
Professor: Guilherme Zogaib Biral 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO MATEUS 
2017 
 
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SUMÁRIO: 
 
 
 
1. RESUMO ................................................................................................................ 4 
2. OBJETIVO ............................................................................................................. 4 
3. INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 5 
4. REFENCIAL TEÓRICO .......................................................................................... 5 
4.1 Lei de indução de Faraday ....................................................................... 5 
4.2 Lei de Lenz ............................................................................................... 6 
5. MATERIAIS E MÉTODOS ..................................................................................... 7 
5.1 Materiais e equipamentos .......................................................................... 7 
5.2 Fotos dos materiais usados no experimento ............................................. 7 
5.3 Procedimento ............................................................................................. 8 
5.4 Experimento ............................................................................................... 8 
6. RESULTADOS E DISCURSÕES ........................................................................... 9 
6.1 Dificuldades encontradas ........................................................................... 9 
7. CONCLUSÃO ....................................................................................................... 10 
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................... 10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. RESUMO 
 
Segundo BOCAFOLI (1990) o gerador elétrico é um equipamento que transforma a 
energia mecânica, química, solar ou de qualquer outra natureza, em energia elétrica. 
Antes de 1830, a única fonte de energia elétrica conhecida eram as pilhas e 
baterias, que transformavam energia química em eletricidade. Entretanto, em 1831, 
o inglês Michael Faraday, inventou um sistema capaz de produzir energia elétrica a 
partir de energia mecânica, criando, assim, um dispositivo gerador de energia. O 
gerador de Faraday consistia num disco de cobre que girava no campo magnético 
formado pelos polos de um ímã de ferradura e produzia uma corrente elétrica 
contínua. 
Essa grande descoberta de Faraday, além de ser fundamental para o crescimento, 
desenvolvimento e aplicabilidade da energia elétrica, foi a primeira etapa para o 
surgimento dos geradores, que ao longo dos tempos foram sendo aperfeiçoados, 
incorporaram inovações tecnológicas e transformaram-se em uma excelente e 
confiável fonte de energia. Graças ao legado de Michael Faraday e do avanço 
tecnológico proporcionado por outros diversos cientistas, atualmente, existem 
equipamentos de alta tecnologia capazes que gerar energia de elevado padrão. 
Palavras chave: Fluxo magnético; Energia; Lei de indução; Experimento. 
 
 
2. OBJETIVO 
 
Elaboramos o experimento na tentativa de discriminar a ideia de correte elétrica pela 
variação do fluxo de campo magnético, ou seja, verificar se o sistema montado faz 
com que a variação do fluxo magnético, que atravessa o circuito, é capaz de 
produzir uma tensão elétrica, dando origem a uma corrente. 
 
As fontes de energia renováveis tem papel fundamental na sustentabilidade. O 
cenário atual mostra uma dependência cada vez maior do ser humano em se obter 
fontes de energia. A construção de um cenário com uma gama maior e mais 
eficiente de fontes alternativas de energia é um grande desafio para um país, como 
o Brasil, que precisa satisfazer as necessidades energéticas da sua população em 
proporções justas e sempre levando em conta as responsabilidades ambientais. 
(BERMANN, Célio). 
 
 
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3. INTRODUÇÃO 
 
De acordo com a lei de Michael Faraday, “quando um campo magnético varia em 
função do tempo, produz-se um campo elétrico no espaço”. (UMANS, FITZGERALD 
e JUNIOR 2006, p.28). 
A análise da lei de Faraday foi fundamental para possibilitar a compreensão do 
principio de geração de corrente elétrica por indução. Assimilando a lei de 
conservação das energias, pode-se renomear o supracitado como, principio de 
transformação elétrica por indução. 
Nesse experimento, nós pudemos observar que a correte elétrica é gerada por 
uma força eletromotriz atuante no cobre. A força eletromotriz, em caso, esta sendo 
influenciada por um imã de Neodímio que, ao passar próximo do fio de cobre, acaba 
provocando a variação do fluxo de campo elétrico magnético. Ou seja, os elétrons se 
movimentam de uma tal forma que origina-se uma corrente elétrica. 
 
 
4. REFERENCIAL TEÓRICO 
 
4.1 LEI DE INDUÇÃO DE FARADAY 
 
Uma das descobertas mais importantes do que conhecemos hoje como 
eletromagnetismo foi feita pelo inglês Michael Faraday (1791-1867). Renomado 
cientista e pesquisador inglês, Faraday notou que ao aproximar dois circuitos 
elétricos, percebeu que no momento em que um deles era ligado ou desligado, 
aparecia por um instante de tempo uma corrente no outro circuito. Percebeu também 
que o sentido da corrente era diferente se o circuito estava sendo ligado ou 
desligado. 
Para confirmar que era um efeito magnético, ele aproximou um ímã, e 
também observou o aparecimento de corrente. Essa corrente só se mantinha 
enquanto o ímã estava em movimento, e tinha sentido contrário dependendo se o 
ímã se aproximava ou se afastava. Ele também manteve o ímã fixo e movimentou o 
circuito, obtendo os mesmos resultados. 
A conclusão de Faraday é que a variação do fluxo magnético que atravessa o 
circuito produz uma tensão elétrica, que dá origem a corrente. Na verdade, a própria 
ideia de fluxo é devida em grande parte a Faraday, que imaginava linhas de campo 
emanando de cargas elétricas e de magnetos para visualizar os campos elétricos e 
 
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magnéticos, respectivamente. Essa forma de pensar só seria aceita e usada de 
forma sistemática pelos cientistas após sua morte, mas sua importância pode ser 
percebida pelo fato de Maxwell ter dado a seu primeiro artigo, de 1856, o título “On 
Faraday’s lines of force”. Em 1861, o artigo em que Maxwell corrige a lei de Ampère 
foi chamado de “On physical lines of force”. Neste artigo não será apresentado as 
equações de Maxwell, uma vez que não será utilizado na temática abordada. 
 
Lei de indução expressa matematicamente: 
 
│Ɛ│= │
𝚫𝚽𝚫𝐭
│ 
Essa é a lei da indução na forma mais apropriada para se trabalhar com 
circuitos, pois relaciona parâmetros que podem ser medidos diretamente ou 
calculados a partir da geometria do circuito. 
O sinal negativo da lei de indução, que dá a direção da tensão induzida, é 
explicado pela chamada lei de Lenz, publicada por Heinrich Lenz em 1834. 
 
 
4.2 LEI DE LENZ 
 
Em 1833, o físico russo Heinrich Friedrich Lenz descreveu que: a ação 
eletrodinâmica de uma corrente opõe-se igualmente à ação mecânica que a induziu. 
(KOSOW, 2008, p.10) 
A lei de Faraday expressa somente a intensidade da força eletromotriz 
induzida, já Lenz define que a força eletromotriz é igual ao negativo da variação do 
fluxo magnético no interior da espira, assumindo a forma: 
│Ɛ│= − │
𝚫𝚽
𝚫𝐭
│ 
Além da lei que leva seu nome, Lenz também descobriu de forma independente 
a lei de Joule enquanto trabalhava na Universidade de São Petesburgo; por esse 
motivo, na Rússia, essa lei é conhecida como lei de Joule-Lenz). O sinal negativo 
garante que a fem induzida é no sentido de criar um campo magnético que vai se 
opor à variação do fluxo. Em outras palavras, se o fluxo está aumentando, a tensão 
cria uma corrente que gera um fluxo negativo. 
Quando um ímã se aproxima da espira, o fluxo através desta aumenta. A 
corrente induzida na espira produz um campo contrario ao campo original, a fim de 
anular a variação no fluxo original. Note ainda que a espira desenvolve um dipolo 
 
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magnético para a esquerda, i.e. oposto ao do ímã. Portanto, existirá uma força de 
repulsão entre eles, no sentido de afastar o ímã e impedir o aumento do fluxo. A lei 
de Lenz é uma consequência da conservação de energia. 
Devido às contribuições de Neumann e Lenz, a lei da indução pode ser chamada 
de lei de Faraday, lei de Faraday-Lenz ou lei de Faraday-Neumann-Lenz. 
 
5. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
5.1 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS 
 
Cobre esmaltado 
Fita Adesiva 
Ímã de neodímio 
Duas Lâmpadas de Led 
Seringa descartável 
 
5.2 FOTOS DOS MATERIAIS USADOS NO EXPERIMENTO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1: Bobina (seringa com fio de cobre envolto) 
Figura 2: Sistema montado 
Figura 3: Par de Lâmpadas de LED 
Figura 4: Ímã de neodímio 
 
 
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5.3 PROCEDIMENTO 
 
O tubo descartável (seringa) é a base para as espiras de cobre, apoiado 
longitudinalmente. As espiras, devidamente envolvidas na seringa, devem estar 
conectadas as lâmpadas de LED, que servirão como indicadores de corrente. O ímã, 
deve se movimentar no interior da seringa, consequentemente por dentro das 
espiras, fazendo com que se ascendam os LEDs. 
 
5.4 EXPERIMENTO 
 
Utilizamos o fio de cobre para envolver a seringa, afim de criarmos uma “bobina”. 
Foi retirado a parte interna da seringa, de forma que ficasse apenas a “casca”. 
Enrolamos cerca de 2 metros de fio de cobre, focando na parte central da seringa. 
Fixamos devidamente o fio de cobre com fita isolante e deixamos cerca de 50 cm de 
ambas as extremidades do fio para conectarmos às duas lâmpadas de LED. As 
lâmpadas de LED foram ligadas de forma invertida entre elas, ou seja, o negativo de 
uma delas ligado ao positivo da outra, e vice versa. Em seguida, para conectarmos 
as lâmpadas de LED à bobina, nós raspamos um pedaço de cada uma das 
extremidades para retirar os excesso de esmalte. Enrolamos cada respectivo fio de 
cobre a ambos os lados da conexão das lâmpadas de LED (um de uma lado e um 
de outro). Para finalizar a parte de montagem do experimento, colocamos 4 
pequenos ímãs de neodímio dentro da bobina (os ímãs tem quase o mesmo 
diâmetro da seringa). 
Com a montagem do experimento devidamente pronta, passamos para a fase de 
testes. Com uma das mãos segurando a bobina e outra segurando a base das 
lâmpadas de LED, “chacoalhamos” a bobina, de forma que o ímã atravessasse todo 
o perímetro da seringa, de um canto a outro, fazendo com que as lâmpadas 
ascendessem alternadamente. 
A razão pela qual os LEDs não ficam acesos constantemente é que o movimento 
feito ao “chacoalhar” o sistema, no intuito de mover os ímãs, não é constante, isso 
não acontece em uma hidrelétrica por exemplo, onde o fluxo de agua é contínuo e a 
pressão da água faz a turbina girar transformando a energia potencial em energia 
cinética. Após passar pela turbina, o gerador transforma a energia cinética em 
energia elétrica. (SCHREIBER, G. 1978) 
O experimento foi realizado no laboratório de Física, localizado na sala 111, no 
térreo do bloco II, com inicio ás 20 horas e termino as 20 e 47 minutos. Os alunos 
presentes na bancada eram: Italo Assis Prates de Almeida, Larissa Teixeira da Silva, 
Rosimar Rogerio da Silva Santos, Otoniel José de Paula Netto e Wanderson Melo 
de Oliveira. 
 
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Considerando todos os equipamentos apropriados para montagem do 
experimento... 
 
6. RESULTADOS E DISCURSÕES 
 
O movimento dos Ímãs, dentro da bobina, faz com que os elétrons no fio se 
movimentem, gerando uma corrente induzida para ascender as lampadas de LED. 
No tópico de indução eletromagética, explorando o conceito das Leis de Faraday, 
segundo os princípios de indução: quanto maior a velocidade, maior a variação do 
fluxo e, portanto, maior a corrente induzida e a intensidade da luz do LED. Nesse 
experimento, notamos que um LED ascende na aproximação do ímã e outro no 
afastamento. Isso acontece porque quando o ímã se aproxima da bobina, os 
elétrons correm em um sentido, quando o ímã se afasta da bobina esses eletróns 
correm em sentido contrário, fazendo justamente os LEDs se ascenderem 
alternadamente. 
 
Podemos afirmar que não existe, nesse experimento, um fonte infinita de energia, 
visto que gastamos energia do nosso corpo para movimentar a bobina, e 
consequentemente os ímãs. 
 
Respodendo ao questionamento do professor, a medida que adiconamos mais LEDs 
nesse mesmo sistema, nas mesmas condições, percebemos que a intesidade da luz 
dos LEDs diminui consideravelmente. O fluxo elétrico produzido pelo movimento do 
ímã ao se aproximar ou se afastar da bobina não é suficiente para “gerar” essa 
energia necessária para ascender muitos LEDs de forma satisfatória. 
 
6.1 DIFICULDADES ENCONTRADAS 
 
 Um dos problemas na execução dessa atividade foi conciliar os horários para 
reunião do grupo. Sabe-se que uma atividade experimental para ser bem sucedida 
precisa ser feita com organização e mediante a interação e participação direta dos 
envolvidos. 
 No desenvolvimento dessa atividade em laboratório foi possível observar que, 
mesmo com os conhecimentos teóricos, são necessários conhecimentos práticos e 
de manuseio de alguns objetos e ferramentas. Apesar de simples, realizar essa 
atividade requer uma pratica, no mínimo básica, de emendas de fios, isolamento e 
conhecimento de polaridades. O auxílio do vídeo, disponibilizado pelo professor no 
roteiro, foi de suma importância para a conclusão do experimento. 
 
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 Mesmo frente à essas dificuldades é necessária uma reflexão sobre a 
importância das atividades experimentais em laboratório. O desenvolvimento do 
aprendizado conciliado a prática é essencial para a capacitação do aluno. 
 
 
7. CONCLUSÃO 
 
Este experimento tem como finalidade evidenciar a força magnética transformada 
em energia luminosa. A energia de um sistema, de uma forma geral, é definida como 
a capacidade do sistema produzir trabalho. A variação do fluxo magnético no interior 
da bobina pode ser obtida mediante movimentos relativos do ímã em relação à 
bobina, podendo movimentaro ímã ou a bobina. São diversas as aplicações dos 
geradores em nosso mundo moderno, uma delas é sua utilização em nossas usinas 
hidrelétricas que são nossa principal fonte de energia elétrica. A lei de Faraday tem 
uma importância teórico-científica muito grande, pois foi através dela que surgiu o 
“eletromagnetismo” que é um dos conteúdos mais utilizados na nossa tecnologia 
atual. 
 
Através desse experimento podemos atestar a veracidade dos estudos feitos através 
das Leis de Faraday-Lenz. 
 
 
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
BOCAFOLI, Francisco. Física 2: Termometria Ondulatória Óptica Geométrica. 
São Paulo: FTD, 1990. v.2. 248 p. Brochura, ilu. 
HALLIDAY, David, RESNIK Robert, KRANE, Denneth S. Física 3, volume 2, 5 Ed. 
Rio de Janeiro: LTC, 2004. 384 p. 
 
KOSOW, Irving L. Máquinas Elétricas e Transformadores. 15. ed. São Paulo (SP): 
Globo, 2008. 667 p. 
 
SCHREIBER, G. P. Usinas hidrelétricas. São Paulo: Edgard Blücher, 1978. 233 p. 
 
UMANS, Stephen D.; FITZGERALD, Arthur E.; JUNIOR, Charles Kingsley. 
Máquinas Elétricas. 6 ed. Porto Alegre (RS): Bookmann, 2006. 648 p.