relatorio sobre Lei da indução eletromagnética

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Universidade Federal de Mato Grosso
Campus Universitário do Araguaia
Instituto de Ciências Exatas e da Terra
	
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA Nº 08
LEI DA INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Barra do Garças, MT
2018
Universidade Federal de Mato Grosso
Centro Universitário do Araguaia
Instituto de Ciências Exatas e da Terra
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA Nº 08
LEI DA INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
 
Alexandre Pelissari
Fabiana Morais
Heitor Oliveira
Reydner Luz
Rafaela Paulino
Tarcisio Andrade
Victor Hugo Alves
Relatório de aula prática da disciplina de Eletricidade e Magnetismo do Curso de Engenharia Civil do Campus Universitário do Araguaia (CUA) da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT).
Docente: Prof. Ms. Ediron Lima Verde.
Barra do Garças, MT
2018
INTRODUÇÃO
 A lei da indução de Faraday elaborada por Michael 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.
Sendo E o campo elétrico induzido, ds é um elemento infinitesimal do circuito e dΦ B/dt é a variação do fluxo magnético. Uma maneira alternativa de se representar é na forma da diferença na função do campo magnético B:
Portanto:
A lei, expressa matematicamente na forma elaborada por Franz Ernst Neumann em1845 em termos da força eletromotriz, é:
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).
Figura 1. Aplicação da lei de Faraday.
A figura 1 exemplifica a aplicação da Lei de Faraday. As duas bobinas maiores são separadas por uma distância igual a de seus raios e formam um conjunto chamado de Bobina de Helmholtz. Ligando-se essa bobina a uma fonte de corrente alternada, produz-se, na sua região central, um campo magnético variável e aproximadamente uniforme escrito desta forma:
B(t) = Bo.cos(ωt) , Bo=ampliação do campo
ω = 2πF , F frequência da oscilação da corrente
Esse campo magnético produz na bobina circular menor, de área A e com N espiras, um fluxo dado por:
фB(t) = N.Bo.A.cosΘ.cos(ωt)
em que Θ é o ângulo entre B e a normal ao plano da bobina menor.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 MATERIAS UTILIZADOS
1 Fonte de voltagem ;
1 Galvanômetro de zero central;
2 Bobinas;
1 imã;
4 Cabos de ligação;
1 Chave liga-desliga.
2.2 METODOLOGIA
Para iniciar o experimento, montamos o circuito conforme o apresentado. Em seguida, inserimos e tiramos o imã rapidamente, fazendo um movimento de vai e vem no interior da bobina, e assim, observamos o resultado no galvanômetro. Posteriormente, deixamos o imã em repouso no através da bobina, e fizemos uma nova análise no galvanômetro. Repetimos os procedimentos, porem com a polaridade invertida. Anotamos o que ocorreu para responder o questionário referente a está primeira etapa.
Figura 3. Medição com galvanômetro
	Na segunda etapa do experimento, montamos um novo circuito ligando a bobina em uma fonte. Posteriormente, aproximamos duas bobinas alinhadas na mesma direção, ligamos e desligamos a fonte, observando o que acontece no galvanômetro seja com a fonte ligada ou desligada. Para finalizar o experimento, observamos quando introduzimos um imã em uma das bobinas.
Figura 4. Medição da tensão de acordo a aproximação das bobinas
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Através deste experimento buscamos comprovar a lei de indução eletromagnética. Observamos na primeira parte do experimento que quando o ímã era retirado rapidamente o campo realizava uma interação com a bobina produzindo uma corrente (i). Ao introduzirmos a parte do imã adotada como parte norte pôde-se observar que no galvanômetro surgiu uma tensão positiva e ao puxarmos o imã o galvanômetro marcava uma tensão negativa, isso aconteceu, pois surgiu uma força magnética que invertia a polaridade do imã. Ao deixarmos o imã em repouso dentro da bobina não surgiram tensões, posto que para que houvesse tensão precisaríamos de uma variação do campo magnético e como tal variação não existiu pelo fato do imã estar em repouso tivemos então a tensão igual à zero.
Na segunda parte do experimento notamos ao aproximar e afastar as bobinas, que quando aproximávamos a corrente aumentava e quando afastávamos a corrente diminuía.
3.1 QUESTÕES
Na Parte 1, o que você observou ao introduzir o imã rapidamente na bobina? Se não existe fonte de Fem. ligada à bobina, como pode existir corrente?
R: Foi visto que ao introduzir rapidamente o imã, dependendo da polaridade do imã, forneceria uma pequena corrente positiva ou negativa. A corrente é gerada pelo fato do imã estar em uma região sujeita ao campo magnético da bobina, onde que se um campo magnético externo estiver aumentando de intensidade no interior de um circuito fechado, será criada neste circuito uma corrente tal que o campo magnético criado por ela tentará anular o campo magnético externo.
O que acontece nos procedimentos, relativos aos itens 3 e 4.
R: No item 3, o galvanômetro se mantem em repouso, porque não está sendo gerado nenhuma corrente elétrica. Agora no item 4, o sentido da corrente é contrario do que foi visto no item 2.
Na parte 2, explique as observações verificadas nos itens 2 e 4.
R: No item 2, ao se aproximar as bobinas ligadas por uma fonte, o fluxo magnético de uma bobina irá interferir na outra, assim ao aproxima-las terá um aumento gradativo da corrente elétrica. Agora no item 4, a corrente será menor pelo fato de não existir uma tensão que aumenta a intensidade do campo magnético.
Qual a grandeza relevante na produção de uma corrente induzida?
R: De acordo com a lei de Biot-Savart, a corrente produzida é diretamente proporcional ao campo magnético gerado pela bobina, assim a grandeza relevante para a corrente induzida é o campo magnético.
O que este experimento tem a ver com a energia elétrica em nossas residências?
R: Este experimento demonstrou vermos como funciona a tensão alternada em nossas residências, qual a finalidade de uma fonte como a de notebooks, e o funcionamento de motores elétricos através da indução do campo magnético em bobinas.
4. CONCLUSÃO
A partir do experimento realizado na última aula pratica, vimos que é podemos indicar qual a polaridade dos lados imã e também observamos que se gera uma corrente ao fazer com que o imã passe pelo campo magnético da bobina, criando uma oscilação, e quanto maior essa, maior será a corrente induzida. Também foi possível entender de uma forma bem superficial como é o funcionamento de uma bobina em um motor elétrico, onde se bastante aplicado a indução magnética. Além disso, foi possível ver a frequência da tensão que se chega nas casas domiciliares.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
LIMA, Evandro Con de. W ERKHARIZER, Fernando E ustáquio. RESENDE, Flávio de 
Jesus.SILVEIRA, Tomas de Aquino. MOURA, Vânia Aguiar. FREITAS, W elerson 
Romaniello. DFQ - Departamento de Física e Química, Belo Horizonte, 2011. 
HALLIDAY, David. R ESNICK, Rob ert. W ALKER, Jearl. Fundamentos de Física: 3 
Eletromagnetismo.