Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
1 CAPÍTULO 10 Lei de Lenz e Faraday 10.1 Objetivos Estudo de correntes induzidas e transformadores utilizando os fenômenos descritos por Lenz e Farady. 10.2 Introdução A lei de indução de Faraday diz que se variarmos o fluxo magnético “Φ” em um circuito fechado haverá uma FEM “ξ” induzida sobre o mesmo que é proporcional a taxa de variação do fluxo magnético com respeito ao tempo. Desta forma, em termos matemáticos, a lei de Faraday pode ser escrita como a equação 01. A lei de Lenz está relacionada ao sentido da corrente induzida e diz que tal sentido é aquele que produz um fluxo de indução magnética que se opõe à variação de fluxo magnético que lhe deu origem. Havendo diminuição do fluxo magnético, a corrente criada gerará um campo magnético de mesmo sentido do fluxo magnético da fonte. Havendo aumento, a corrente criada gerará um campo magnético oposto ao sentido do fluxo magnético da fonte. Na figura 01, tem-se uma espira em movimento em direção ao ímã ou se afastando dele. No primeiro caso (A), a espira está se aproximando, variando o fluxo magnético de tal forma a induzir uma corrente elétrica “i0” no sentido anti-horário. Esse sentido da corrente gera um campo induzido contrário ao campo gerado pelo ímã. Na representação de (B), quando a espira está se afastando, a corrente elétrica induzida “i0” flui no sentido horário, também gerando um campo induzido contrário ao sentido do campo magnético do ímã. Caso o sistema esteja parado a corrente induzida cessa. Os transformadores consistem de duas bobinas com “N1” e “N2” espiras enroladas ao redor de um núcleo magnético. Aplica-se uma tensão (AC) “V1” na bobina primaria e obtém-se uma tensão “V2” na secundária (Figura 02). O núcleo magnético incrementa e concentra o fluxo magnético através das bobinas. As correntes de Foucault são reduzidas usando lâminas do material magnético. O núcleo é fabricado com material magnético mole de alta permeabilidade magnética para minimizar a dispersão do fluxo. Aplicando a lei de Faraday nas bobinas primaria e secundária têm-se que: dt d NV p 11 e dt d NV s22 como Φp = Φs, já que todas as linhas de campo magnético permanecem dentro do núcleo, então: 1 1 2 2 V N N V onde “V2” é a tensão de saída do transformador. 2 Experimento – Lei de Lenz e Faraday Turma:_____ Aluno:___________________________________________________________ Aluno:___________________________________________________________ Aluno:___________________________________________________________ Aluno:___________________________________________________________ Aluno:___________________________________________________________ 10.3 Materiais Utilizados • Fonte de tensão • Multímetro • Conectores • Ímã permanente • Bobina • Núcleo magnético 10.4 Procedimento Experimental 1. Conecte a bobina com “N” espiras ao amperímetro na escala de 2 mA (DC). O terminal 1 deve estar conectado no terminal COM do amperímetro. A bobina deve estar posicionada com os fios conectores para cima. Lentamente, aproxime e afaste o ímã da bobina seguindo a linha reta do seu eixo de comprimento e observe o sinal “+” ou “–“ na leitura da corrente elétrica na tabela 01. Essas respostas elétricas devem ser anotadas para aproximação e afastamento de ambos os pólos magnéticos. 2. Montar o circuito da figura 4. Utilize as bobinas (N1 e N2) com números de espiras conhecidos e determine qual é a bobina primária e a secundária. Calcule a tensão “VS” da bobina secundária quando a primária tem aplicada uma ddp de 20 V (AC). Da mesma forma, qual seria a voltagem “VP” se a bobina secundária sofresse essa mesma diferença de potencial gerada pela fonte de tensão AC? 3 3. Baseado na atividade teórica anterior, usando o mesmo circuito da figura 04, Os bornes da bobina primária devem ser conectados à saída de 20 V (AC), localizada na parte traseira da fonte de tensão. Ligar a chave S (Ligar a chave S por um intervalo de tempo menor que 10 segundos!) e anotar o valor da tensão medida nos bornes da bobina secundária. Analogamente meça a tensão na bobina primária quando a mesma tensão de 20 V (AC) é aplicada na bobina secundária. 4. Comparar os valores teóricos com os experimentais das atividades anteriores. Se há alguma diferença mencionar quais poderiam ser as causas. 5. Caso a tensão utilizada na primária fosse contínua (não alternada), qual seria a tensão obtida na secundária? Utilizar a equação 01 para justificar sua resposta. 6. Se retirarmos a barra reta do núcleo magnético e aplicarmos uma tensão de 20 V (AC) na bobina primária, a tensão na secundária será maior, menor ou igual ao valor obtido na atividade do item 3? 7. Uma bobina quadrada de lado 18 cm tem 200 espiras e resistência de 4,0 Ω. Aplica-se um campo magnético uniforme e perpendicular ao plano da bobina. O campo varia linearmente desde 0 até 0,5 T em 0,8 s. Quais são os valores da FEM e da corrente induzidas na bobina? OBS: 1 Volt = 1 Tm 2 /s. 10.5 Conclusões
Compartilhar