RELATORIO LAB DE ELETRICIDADE LEI DE LENZ E FARADAY

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO 
BACHARELADO EM CIENCIA E TECNOLIA
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA EXATAS E NATURAIS
LABORATÓRIO ELETRICIDADE E MAGNETISMO
ZENNER SILVA
CLÉLIO RODRIGO PAIVA RAFAEL
LEI DE LENZ E FARADAY
CARAÚBAS/RN
MAIO DE 2016
 
 
 
 
 
 
 
RESUMO
Este trabalho apresentará a forma prática da utilização das leis de Lens e Faraday para corrente induzida e transformações. A prática foi dividida em duas fases. Em primeiro, foi feita uma observação da corrente gerada por um imã quando colocado em movimento através de uma bobina onde era arrodeada por espiras (solenoide). Notou-se, que ao aproximar o polo sul e o polo norte do imã a bobina, surgia uma corrente no qual foram verificados os sinais e o fluxo dessa corrente para os dois polos. Na segunda fase, tínhamos duas bobinas também arrodeadas por espiras, no entanto, as bombinhas apresentavam números de espiras distintos. Então, ligamos as bobinas a uma fonte e a um amperímetro e observamos a corrente presente nas bobinas. 
INTRODUÇÃO
Como foi visto na unidade anterior, existem dois polos elétricos no qual é possível isolar um do outro, tendo assim, uma única carga elétrica isolada, seja uma positiva ou uma negativa. No magnetismo notamos algo bastante parecido, também existem dois polos. No entanto, é impossível isolarmos um polo magnético, ou, pelo menos, não temos nenhuma evidencia de um polo magnético isolado. Então, não existe monopolo magnético. Como vimos, a Lei de Faraday diz que quando o fluxo magnético interno a uma expira varia, uma força eletromotriz é induzida nesta expira. Esta f.e.m. é responsável por fazer surgir uma corrente induzida na espira. Tal f.e.m. e corrente são consequências absolutas apenas da variação do campo magnético, e não de sua intensidade. Quando o campo existe, mas é constante, nenhum destes fenômenos pode ser observado na espira. A Lei de Lenz, por sua vez, fornece o sentido da corrente induzida na espira. Tal corrente produz um campo magnético que se opõe ao campo que a induz. Portanto, seu sentido deve ser correspondente a este campo opositor. Dois procedimentos foram realizados, ambos envolvendo a indução de f.e.m. em bobinas, por variação de fluxo magnético. Bobinas são usadas, ao invés de simples espiras, para tornar mais perceptível a obtenção dos resultados. Logo, notamos que em nosso arranjo que era constituído por um solenoide de N espiras e um imã cilíndrico existia uma corrente e um fluxo, no qual o fluxo magnético e corrente através do solenoide variava de acordo com a aproximação e afastamento de um dos polos do imã, assim como, variava de acordo com o polo utilizado. Além disto, também foram usados alguns outros instrumentos, como um ímã permanente, uma fonte de tensão, um voltímetro e um núcleo de ferro. As bobinas usadas foram uma de 500 e outra de 1000 espiras.
REFERENCIAL TEÓRICO
O inglês Michel Faraday descobriu que a variação de um campo magnético está associada a uma corrente elétrica. Essa variação pode ser obtida mudando-se a posição do material condutor ou alterando-se a posição do material que está associado ao campo magnético. Quando o condutor é um circuito fechado, como no caso de uma espira que se movimenta no interior de um campo magnético, teremos o surgimento de uma corrente elétrica nesse condutor. Essa corrente é denominada corrente induzida. Faraday introduziu o conceito de Fluxo de Indução ou Fluxo Magnético. Segundo Faraday ao aumentarmos o número de linhas de campo que atravessam uma área A de uma superfície, aumentaremos o fluxo de indução. Obviamente, ao diminuirmos o número de linhas também diminuiremos o fluxo de indução. A variação do campo magnético e a consequente variação no fluxo de indução numa espira podem ser obtidas variando-se: a área abraçada pela espira, a intensidade do campo magnético (que pode ser obtida aproximando-se ou afastando-se o ímã em relação à espira) ou a inclinação da espira em relação às linhas de campo magnético que a atravessam. Então, ao analisar todos os seus trabalhos, Faraday verificou que quando a forca eletromotriz aparecia no circuito ocorria a variação do fluxo magnético nesse mesmo circuito. Ele observou que a intensidade da f.e.m e cada vez maior quanto mais rápido ocorrer a variação do fluxo magnético. De forma mais precisa, ele verificou que durante um intervalo de tempo Δt o fluxo magnético varia ΔΦ, e dessa forma ele concluiu que a f.e.m e dada pela razão entre variação do fluxo magnético e a variação do tempo, então temos:
eq.1
A lei da indução de Faraday, a partir de 1831, afirma que a corrente elétrica induzida em um circuito fechado por um campo magnético, é proporcional ao número de linhas do fluxo que atravessa a área envolvida do circuito, na unidade de tempo.
eq.2
Sendo E o campo elétrico induzido, ds é um elemento infinitesimal do circuito e dΦB/dt é a variação do fluxo magnético. Uma maneira alternativa de se representar é na forma da diferença na função do campo magnético B:
eq.3
Portanto:
eq.4
E a lei, expressa matematicamente na forma elaborada por Franz Ernst Neumann em 1845 em termos da força eletromotriz, é:
eq.5
A lei de Faraday-Lenz enuncia que a força eletromotriz induzida num circuito elétrico é igual a variação do fluxo magnético concatenado ao circuito. É importante notar que um campo magnético constante não dá origem ao fenômeno da indução. Por esta razão, não é possível colocar um magneto no interior de um solenoide e obter energia elétrica. É necessário que o magneto ou o solenoide movam-se, consumindo energia mecânica. Por esse motivo que um transformador só funciona com corrente alternada. A lei é de natureza relativística, portanto o seu efeito é resultado do movimento do circuito em relação ao campo magnético. A contribuição fundamental de Heinrich Lenz foi a direção da força eletromotriz (o sinal negativo na fórmula). A corrente induzida no circuito é de fato gerada por um campo magnético, e a lei de Lenz afirma que o sentido da corrente é o oposto da variação do campo magnético que a gera. Se o campo magnético concatenado ao circuito está diminuindo, o campo magnético gerado pela corrente induzida irá na mesma direção do campo original (se opõem a diminuição), se, pelo contrário, o campo magnético concatenado está aumentando, o campo magnético gerado irá em direção oposta ao original (se opõem ao aumento).
METODOLOGIA
Material utilizado 
Painel com bobinas e núcleo magnético; 
Conectores do tipo bananas;
01 multímetro;
01 fonte de alimentação DC;
Ímã permanente na forma de barra;
 Foi conectado a bobina com 600 espiras ao amperímetro na escala de 2 mA DC, o terminal 1 estava conectado com do amperímetro.
A bobina deve estar posicionada com os fios conectores para cima.
Foi aproximado e afastado o imã da bobina e ser anotado o sinal do sentido da corrente. E quando afastado deixa o imã em repouso muito próximo da bobina e depois afastar lentamente. 
Utilizar as bobinas com os valores para o número de espiras de N1= 300 e n2=150, para primário e secundário.
Os bornes A e 2 devem ser conectados à saída de 20 V AC, localizada na parte traseira da fonte. Ligar a chave S e anotar o valor da tensão no primário e no secundário.
RESULTADOS E DISCURÇÕES
Primeiramente observa-se a indução de uma corrente em uma bobina, devido à variação de fluxo magnético em seu interior. Para tal, conecta-se às extremidades da bobina um amperímetro, afim de medir a corrente que passa pelas suas espiras. Então, aproxima-se um ímã permanente, alinhado ao núcleo da bobina, cada vez mais perto do mesmo. Com o movimento do ímã pode-se observar uma corrente induzida sendo indicada no amperímetro. Na figura abaixo, pode-se visualizar as linhas de campo do ímã entrando no interior da bobina, e assim verificar a variação da densidade das mesmas dentro da bobina. Essa variação de densidadede linhas de campo demonstra a variação do módulo do campo magnético dentro da bobina e, através da Lei de Faraday, explica o surgimento de uma corrente. 
O movimento relativo do ímã em relação à bobina (se aproximando ou se afastando), assim como a sua orientação, comandam o sentido da corrente induzida na bobina. De acordo com a Lei de Lenz, quando o ímã se aproxima com o polo norte direcionado para a bobina, há uma variação positiva do campo entrando na bobina. Portanto, um campo contrário (para fora) surge na bobina, e a corrente induzida corresponde a esse campo. Quando o ímã é afastado, o campo e a corrente induzida mudam de sentido. Ainda, a velocidade com que o ímã é movimentado afeta a velocidade com que o fluxo magnético varia dentro da bobina, portanto afeta a f.e.m. induzida. Feito os movimentos de aproximação e afastamento do imã em relação a bobina foram obtidos os seguintes resultados:
	DIREÇÃO DO IMÃ
	MOVIMENTO
	SINAL DA CORRENTE
	FLUXO
	POLO MAGNÉTICO N (COR VERMELHA)
	APROXIMANDO
	-
	+
	
	AFASTANDO
	+
	-
	POLO MAGNÉTICO S (COR AZUL)
	APROXIMANDO
	+
	-
	
	AFASTANDO
	-
	+
Na segunda etapa do experimento, observa-se como uma bobina alimentada por uma corrente alternada e seu campo magnético induzem uma f.e.m. em outra bobina. Liga-se a bobina de 500 espiras (contendo o núcleo de ferro em seu interior) em uma fonte de corrente alternada, regulada para fornecer uma tensão de 20V. Na segunda bobina (1000 espiras), liga-se um voltímetro. 
Quando os bornes foram ligados na fonte foram anotados os valores das tensões primaria e secundaria, isso era possível medir através dos cabos lingando um ao outro e quando foi medir a secundaria bastava mudar a ordem dos cabos. Assim, foram obtidos os seguintes valores: 
VP= 20,1 VS= 39,4
CONCLUSÃO
Os procedimentos verificam a validade das Leis de Faraday e Lenz. As f.e.m. induzidas nas bobinas aparecem devido à variação do fluxo magnético no seu interior, tanto causadas pelo movimento de um ímã permanente, como pelo surgimento de uma corrente em uma bobina próxima. Lei de Faraday explica esse fenômeno. Já os sentidos do campo magnético induzido, assim como da corrente induzida, dependem do fluxo e do sentido do campo indutor e respeitam a Lei de Lenz.
De acordo com os experimentos discutidos foi possível concluir que só é possível que o campo magnético gere energia caso este esteja em movimento. Nota-se que as leis de lenz e de faraday são de extrema importância para física. De acordo com a lei de lenz, pode-se determinar a polaridade de um imã ou o sentido de condução de uma corrente induzida. Já com a lei de faraday que quanto maior o fluxo de indução magnética, maior vai ser a corrente induzida no circuito. 
	
 
 
 
REFERÊNCIAS
[1] Sears & Zemanski, Young & Freedman, Física III, Eletromagnetismo, 12ª Edição, Person.
[2] Ebah. Lei de Faraday-Lenz Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABv08AA/lei-faraday-lenz>. Acesso em: 23/05/2016.
[3] Uol. Lei de Faraday-Lenz-Neumann. Disponivel em: <http://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/faraday-lenz-neumann-conheca-algumas-leis-do-eletromagnetismo.html>. Acesso em: 23/05/2016.