Relatório - Lei de Faraday

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Lei de Faraday
Aluno: Wallace Williams
Professor: Nelson Souza
Turma: 3056
Santa Cruz, Novembro/2018
Objetivo:
 Identificar e descrever um campo magnético e seu vetor de indução magnética.
Fundamentação teórica:
 A Lei de Faraday ou Lei de Indução Eletromagnética, enuncia que quando houver variação do fluxo magnético através de um circuito, surgirá nele uma força eletromotriz induzida.
 Essa lei foi estabelecida por Michael Faraday, em 1831, a partir da descoberta do fenômeno da indução eletromagnética. Para sua concepção Faraday realizou inúmeros experimentos.
 Sendo uma lei fundamental do eletromagnetismo, foi o ponto de partida para o construção dos dínamos e sua aplicação na produção de energia elétrica em larga escala.
 Nas usinas de geração de energia elétrica, a energia mecânica produz a variação do fluxo magnético. A partir dessa variação, surge no gerador uma corrente induzida.
Abaixo, vemos o esquema de uma usina hidrelétrica. Este tipo de usina utiliza o movimento da água (energia mecânica) para gerar a variação do fluxo magnético.
Esquema de uma usina hidrelétrica
Fórmula
 A fórmula matemática que representa a lei de Faraday, como é utilizada atualmente, foi concebida pelo físico Alemão Franz Ernst Neumann, é indicada como:
 Sendo,
ε: força eletromotriz induzida (fem) (V)
ΔΦ: variação do fluxo magnético (Wb)
Δt: intervalo de tempo (s)
 O sinal negativo da fórmula indica que o sentido da fem induzida é em oposição a variação do fluxo magnético.
Exemplo
 Uma espira está imersa em um campo magnético e a intensidade do fluxo magnético que a atravessa é igual a 2. 10-6 Wb. Em um intervalo de 5s a intensidade do campo magnético é reduzida a zero. Determine o valor da fem induzida na espira nesse intervalo de tempo.
Solução:
Podemos substituir os dados diretamente na fórmula da fem induzida:
Assim, surgirá na espira uma fem de 4.10-7 V
Lei de Lenz
 Com a lei de Faraday é possível determinar o valor da fem induzida em um circuito e a partir daí podemos encontrar a intensidade da corrente induzida.
 Contudo, verifica-se que a corrente induzida apresenta sentidos diferentes conforme a variação do fluxo magnético.
 Em 1834 o físico russo Heinrich Lenz, baseado nos trabalhos de Faraday, propôs uma regra para a definição do sentido da corrente induzida.
 Nesta época já era conhecido o fato que uma corrente elétrica cria ao seu redor um campo magnético e que esse fenômeno também ocorria com a corrente induzida.
Lenz observou que o sentido deste campo depende do aumento ou da diminuição do fluxo magnético.
 A lei de Lenz estabelece que o sentido do campo magnético produzido pela corrente induzida é contrário a variação do fluxo magnético.
Isto é, se o fluxo magnético aumenta, aparecerá no circuito uma corrente induzida que criará um campo magnético induzido em sentido oposto ao do campo magnético que o circuito está imerso.
 Na imagem abaixo, temos um ímã se aproximando de uma espira. Essa aproximação produz um aumento, durante um intervalo de tempo, do fluxo magnético através da espira.
 Nesta situação, o campo magnético criado pela corrente induzida surge para anular esse aumento, portanto, tem o sentido contrário do campo magnético do ímã.
 Por outro lado, se o fluxo magnético diminui, o sentido da corrente será tal que o campo produzido por ela terá o mesmo sentido do campo magnético criado pelo ímã.
 Na figura abaixo, representamos agora o ímã se afastando da espira. Neste caso, o campo criado pela corrente induzida surge para impedir que ocorra redução do fluxo, logo tem o mesmo sentido do campo do íma.
 Para definir o sentido da corrente induzida aplica-se a regra de Ampère.
Regra de Ampère
 Esta é uma regra prática para a definição do sentido do campo magnético produzido por uma corrente.
 Nesta regra usamos a mão direita, como se estivéssemos envolvendo o fio. O dedão irá apontar o sentido da corrente e os demais dedos o sentido do campo magnético.
Procedimentos Experimentais:
3.1 - Material utilizado:
Multímetro.
Bobina de 600 espiras.
 
 Imagem 1: Multímetro e Bobina.
3.2 - Metodologia:
 Com o multímetro conectado à bobina, foi ligado e introduzido o imã em forma de caneta dentro da bobina, com seus polos norte e sul. O polo norte teve um potencial positivo e o polo sul teve um potencial negativo.
Resultados:
 Com o experimento sendo realizado, foi-se observado como resultado que a introdução do imã no polo norte (+) na espira, e removendo o polo norte (-) com a corrente no sentido contrário.
 Enquanto isso no polo sul (-), e removendo o polo sul (+).
Conclusão:
 Com os dados recolhidos e testados, foi comprovada a indução eletromagnética seguindo conforme a lei de Faraday e lei de Lenz, determinando a polaridade de um imã desconhecido e a taxa do fluxo de indução magnética, que quanto maior for, maior será a corrente induzida no circuito.
Referências Bibliográficas:
GOUVEIA, Rosimar. "Lei de Faraday"; todamateria. Disponível em <https://www.todamateria.com.br/lei-de-faraday/>. Acesso em 18 de novembro de 2018.