Força Eletromotriz Induzida

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Força Eletromotriz Induzida – Transformadores
Força eletromotriz induzida – Lei de Faraday
 Michael Faraday, experimentalmente observou que a tensão média induzida e consequentemente a corrente elétrica induzida é maior quanto mais rápida for a variação do fluxo magnético no circuito. Lembrando que a essa tensão (ddp) média induzida dá-se o nome de força eletromotriz induzida.  
Assim, ele definiu essa lei da seguinte maneira:
“O módulo da força eletromotriz induzida num circuito é igual à razão entre a variação do fluxo magnético nesse circuito, pelo intervalo de tempo em que essa variação ocorre”
Eventualmente, devido à lei de Lenz, que afirma que a força eletromotriz induzida se opõe à variação de fluxo, costuma-se escrever a lei de Lenz da seguinte forma:
 
Força eletromotriz induzida pelo movimento
Força eletromotriz gerada por um condutor móvel num campo elétrico uniforme
Força eletromotriz ε gerada por um condutor móvel imerso num campo elétrico uniforme    esse condutor tem o comportamento de um gerador mecânico de eletricidade de fem ε.
O sentido da corrente elétrica induzida é fornecido pela lei de Lenz “a força eletromotriz induzida e a corrente induzida geram um fluxo magnético que se opõe à variação do fluxo causador da indução”.
Analise atentamente esses dois casos:
 Se a área aumenta o fluxo indutor também aumenta e deve surgir nointerior da espira um fluxo induzido contrário para se opor à esse aumento, diminuindo-o.
É com esse fluxo induzido e contrário ao fluxo indutor no interior da espiraque você aplica a regra da mão direita, fornecendo o sentido da corrente induzida.
Veja esses exemplos:
1º  Observe a figura:
Como o fluxo indutor Φ está entrando na folha e a área aumentando ele também está aumentando e, assim deve surgir um fluxo induzido Φ’ em sentido contrário, saindo da folha de maneira que se oponha à esse aumento. Utilizando a regra da mão direita para o fluxo Φ’ você obtém o sentido da corrente na espira, no caso anti-horário.
2º  Observe a figura:
Como o fluxo indutor Φ está entrando na folha e a área diminuindo ele também está diminuindo e, assim deve surgir um fluxo induzido Φ’ de mesmo sentido, entrando na folha de maneira que se oponha à essa diminuição. Utilizando a regra da mão direita para o fluxo Φ’ você obtém o sentido da corrente na espira, no caso horário.
A barra RS em deslocamento no campo magnético é um gerador elétrico que transforma energia mecânica em elétrica e a fornece à carga elétrica que flui em seu interior.
 
Transformadores
 
 A função de um transformador é aumentar ou diminuir a diferença de potencial, tensão ou voltagem.
Em uma dessas bobinas é aplicada a tensão que se deseja transformar, ou seja, aumentar ou diminuir. Essa bobina é chamada de bobina primária ou enrolamento primário.
Depois de transformada, a tensão é estabelecida nos terminais da outra bobina, que é denominada bobina secundária ou enrolamento secundário. 
Tipos de transformadores
 
Alguns transformadores tem mais espiras no primário que no secundário. Desta forma eles diminuem a tensão, sendo chamados de redutores. Como exemplo têm-se os transformadores usados na alimentação de rádios e aparelhos de som em geral. Outros
Outros possuem mais espiras no secundário, sendo chamados de elevadores. Como exemplo têm-se o transformador de alta tensão do forno micro-ondas e o “flyback” dos televisores.
Usinas de energia elétrica
 As usinas geradoras de energia elétrica produzem corrente elétrica alternada que permite, através de um transformador, elevar a tensão e, assim, diminuir a intensidade da corrente diminuindo as perdas de energia por efeito Joule nas longas linhas de transmissão que ocorreriam se as correntes fossem muito elevadas. 
Relações matemáticas entre os elementos que compõe os transformadores
Símbolo de um transformador
 
O que você deve saber, informações e dicas
 
Gráficos da força eletromotriz induzida e da corrente elétrica induzida
Observe as sequências abaixo onde a espira inicia seu giro no sentido horário: A corrente i inicia seu
ciclo quando t=0, aumenta até atingir um valor máximo em t = T/4; diminui até se anular em t = T/2: inverte seu sentido e aumenta até atingir um valor máximo em módulo (mínimo) em t = 3T/4 e em seguida diminui até chegar novamente a zero, quando reinicia um novo ciclo.
 Observe nos gráficos i X t e ε X t que, quanto mais rápido girar a espira, maior será a intensidade dessas grandezas.
 As correntes que chegam em nossas instalações domiciliares é alternada com força eletromotriz eficaz de (117V ou 227V) e frequência de 60Hz, o que significa que a espira gire 60 vezes em cada segundo (3.600 rotações por minuto).
 Lembre-se de que pelo Princípio da Conservação da Energia não pode haver aumento da energia consumida, assim a potência fornecida ao primário é a mesma do secundário  P1 = P2
02-(UFPE-PE) O fluxo magnético através do anel da figura é 37.10-3Wb. Quando a corrente que produz este fluxo é interrompida, o fluxo cai a zero no intervalo de tempo de 1,0 ms.
Determine a intensidade da força eletromotriz média induzida no anel, em volts.
03-(UFSC-SC) A energia eólica pode ser uma excelente opção para compor a matriz energética de uma nação como o Brasil. Um estudante construiu um modelo de gerador elétrico “eólico” colocando ventilador na frente de pás conectadas a uma espira com  1,0.10-3m2 de área, que está em um campo magnético constante de 2,0.10-2 T.
O modelo do gerador está representado pelo esquema a seguir. Observe-o e assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
(01) Com o ventilador ligado e a espira girando, a lâmpada brilha, e a corrente gerada é alternada.
(02) Enquanto a espira estiver girando, o campo magnético gera sobre ela um torque que se opõe ao seu movimento de rotação.
(04) Correntes alternadas são normalmente usadas nas linhas de transmissão, pois podem ser diminuídas ou aumentadas se utilizarmos transformadores.
(08) Mesmo sem vento e com a espira parada teremos uma força eletromotriz induzida, pois um campo constante sempre gera uma força eletromotriz sobre uma espira.
(16) O módulo do fluxo magnético na espira varia entre -2 .10-5T m2 e o valor máximo de 2.10-5 T m2.
04-(UFPE-PE) O gráfico mostra a dependência com o tempo de um campo magnético espacialmente uniforme que atravessa uma espira quadrada de 10 cm de lado.
Sabe-se que a resistência elétrica do fio, do qual é formada a espira, é 0,2 ohm. Calcule a corrente elétrica induzida na espira, em mA, entre os instantes t = 0 e t = 2,0 s.
Resposta:
02-  Fluxo inicial  —  Φo =37.10-3Wb  —  fluxo final  —    Φ=0  —  variação de fluxo  —  ΔΦ=Φ – Φo=37.10-3 – 0  —  ΔΦ=37.10-3Wb  —  ε=ΔΦ/Δt=37.10-3/10-3  —  ε=37V
03- 01. Correta  —  quando a espira gira, o fluxo magnético através dela sofre variação e surge uma força eletromotriz induzida que gera uma corrente elétrica induzida.
02. Correta  —  Lei de Lenz
04. Correta  —  veja teoria
08. Falsa  —  com a espira parada não ocorre variação de fluxo magnético.
16. Correta  —  Φ=B.S.cosα  —   valor máximo  —  Φ=B.S.cos0o=2.10-2.1.10-3.(+1)=+2,0.10-5T.m2  —  valor mínimo  —  Φ=B.S.cosα=2.10-2.1.10-3.cos180o=2.10-5.(-1)=-2,0.10-5T.m2  —  R- (01 + 02  04 + 16) = 23
04- L=10cm=0,1m  —  S=L.L=0,1.0,1=0,01m2  —  Φi=0  —  Φf=B.S=1.0,01=0,01T  —  ΔΦ= Φf  – Φi=0,01 – 0=0,01T  —
ε=ΔΦ/Δt=0,01/2  —  ε=0,005V  —  R=U/i  —  R=ε/i  —  0,2=0,005/i  —  i=0,025ª  —  i=25mA