12. eletromagnetismo parte 2

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Eletromagnetismo – Parte 2
Prof. Marcelo Cury
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INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
O uso de motores elétricos e
circuitos de corrente alternada
revolucionou a sociedade
moderna, tanto que é difícil
imaginar a vida sem eles.
Eles só existem devido à indução
eletromagnética.
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Faraday, inspirando-se na experiência de Oersted
– corrente elétrica produzindo campo magnético
– conseguiu provar a recíproca: um campo
magnético pode gerar uma corrente elétrica.
Indução eletromagnética é justamente o
fenômeno que faz aparecer uma corrente
elétrica num condutor, quando é colocado num
campo magnético e o fluxo que o atravessa varia.
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FLUXO MAGNÉTICO
Considere a superfície plana de área A que é colocada no campo
magnético uniforme B. Seja n a linha normal à superfície e α o ângulo
que n faz com a direção das linhas de indução magnética.
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O fluxo magnético () está associado ao número de linhas de indução
que atravessam a área efetiva (A), portanto, quanto maior for o
número de linhas, maior será a intensidade do fluxo.
É calculado pelo produto da indução magnética (B), área da superfície
(A) e cosseno do ângulo entre as linhas de indução magnética e a
normal.
A unidade do fluxo magnético no SI é o Weber.
 = B . A . cos θ
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LEI DE FARADAY
Também chamada de Lei da Indução Magnética, foi elaborada a partir
de contribuições de Faraday, Neumann e Lenz, para calcular a força
eletromotriz da indução () causada pela variação do fluxo magnético
(), em determinado tempo (𝑡).
Essa lei é utilizada na fabricação de geradores elétricos, responsáveis
em transformar energia mecânica em elétrica.
 = –

 𝑡
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Observe o fluxo magnético dentro da região cercada pela espira.
Enquanto o ímã e a espira permanecerem parados, o fluxo magnético
será constante e não haverá indução eletromagnética.
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Se a espira se aproximar do polo norte do ímã, cada vez mais linhas
de indução passarão pela área circulada por ela. Durante o
movimento, ocorre variação do fluxo, fazendo surgir uma corrente.
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O sentido da corrente elétrica
induzida na espira depende do polo
magnético que se aproxima ou se
afasta da espira e a sua velocidade
determina a intensidade da corrente.
Se o polo norte se aproxima da
espira, o sentido da corrente é o
indicado, se o polo norte se afastar, o
sentido será o oposto.
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LEI DE LENZ
A Lei de Lenz determina o sentido da corrente
induzida na espira devido à variação do fluxo
magnético e está diretamente relacionada
com o sinal negativo na Lei de Faraday.
“A corrente induzida em um circuito aparece
sempre com um sentido tal que o campo
magnético criado tende a contrariar a
variação do fluxo magnético através da
espira”.
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Como na Lei da Ação e da Reação, os efeitos da força eletromotriz
induzida, tende a se opor às causas que lhe deram origem.
O sentido da corrente é o oposto da variação do campo magnético
que lhe deu origem.
Pela regra da mão direita,
notamos que o sentido da
corrente obedece ao campo
magnético induzido da espira,
que contraria o do ímã.
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O campo da espira inverteu seu
sentido porque o polo norte
está se afastando. A corrente
também inverte o sentido.
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GERADOR DE ENERGIA
Um Gerador Elétrico é um dispositivo que produz uma força
eletromotriz pela variação do fluxo magnético numa espira.
Girando a manivela do gerador ao
lado, a espira gira entre os polos
do ímã e é criada uma força
eletromotriz, induzindo uma
corrente elétrica na espira.
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A medida que a espira vai
mudando o seu ângulo, há uma
variação da área efetiva, por onde
passam as linhas de indução.
Com a variação do número de
linhas na área, o fluxo também
varia e surge a corrente.
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GUERRA DAS CORRENTES
Edison defendia a corrente contínua, que era produzida para atender
usuários individuais, enquanto Tesla defendia a corrente alternada,
produzida em grande escala, de fácil transporte.
Nas duas últimas décadas do
século XIX, a grande disputa
tecnológica ocorreu entre
Thomas Edison e Nikola Tesla, que
inicialmente foram parceiros e
depois se tornaram inimigos.
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USINAS DE ENERGIA
Para produção de energia com
corrente alternada em grande escala,
Tesla projetou a primeira usina
hidrelétrica do mundo, nas cataratas
do Niagara, Estados Unidos.
Inaugurada em 1897, foi o início da
eletrificação como a conhecemos
hoje.
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TRANSFORMADORES
O transporte da energia elétrica em alta escala só é possível porque a
corrente alternada pode ter sua tensão elétrica modificada por meio
de transformadores de voltagem.
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A corrente elétrica no enrolamento primário cria um campo
magnético, que por sua vez induz uma corrente elétrica no
secundário, com tensão proporcional ao número de voltas de fio.
𝑽𝟏
𝑽𝟐
=
𝑵𝟏
𝑵𝟐
𝑽𝟏
𝑽𝟐
=
𝒊𝟐
𝒊𝟏
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O transformador que há nas ruas é de potência trifásica, recebe a
tensão que vem da estação de distribuição, em torno de 13.800 V, e a
transforma em 127V ou 220V.
Os transformadores mais usados são os
que convertem tensão de 220V em 127V
ou vice-versa.
As fontes de computadores, reduzem a
tensão para 3,3V, 5V e 12V, de acordo
com a necessidade dos componentes.