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Máquinas Elétricas 2
Lei de Faraday da Indução Eletromagnética;
Lei de Lenz;
Geradores Elementares;
Força Eletromagnética.
Conversão Eletromecânica de Energia
Possibilidade de intercâmbio de energia
Faraday
Conversão eletromagnética: relaciona as forças elétricas e magnéticas do átomo com a força mecânica aplicada à matéria e ao movimento
Resultado desta relação -> máquinas elétricas
Lei de Faraday da Indução eletromagnética
Descoberta -> 1831
Geração de uma tensão através do movimento relativo entre um campo magnético e um condutor de eletricidade (apenas quando havia movimento entre eles)
Lei de Faraday da Indução eletromagnética
O valor da tensão induzida em uma simples espira de fio é proporcional à razão da variação das linhas de força que passam através daquela espira (ou se concatena com ela)
onde
 -> tensão média gerada em uma única espira;
 -> fluxo magnético que concatenado pela espira;
Fatores que afetam o valor da FEM induzida
Quantificação de Newman: verdadeira apenas quando o circuito magnético é o mesmo do início ao fim e durante o período em que ocorrem as variações de fluxo concatenado
Máquinas elétricas: variação do fluxo que concatena cada espira individual devido a rotação não é facilmente mensurável
Solução: expressar a razão de variação em função de uma densidade média de fluxo (suposta constante), e da velocidade relativa entre o campo e um condutor singelo movendo-se através dele. 
Fatores que afetam o valor da FEM induzida
 -> Densidade do fluxo;
 -> comprimento da porção ativa do condutor 
 que concatena o fluxo;
 -> velocidade.
Fatores que afetam o valor da FEM induzida
FEM -> variação contínua das ligações do fluxo
Caso especial:
 e ortogonais
Caso geral:
Sentido da FEM Induzida – Regra de Fleming
Regra da mão direita
Lei de Lenz
Em todos os casos de indução eletromagnética, uma FEM induzida fará com que a corrente circule em um circuito fechado, num sentido tal que seu efeito magnético se oponha a variação que a produziu
Causa
Efeito opondo-se à causa
Corrente induzida numa direção tal que produza um campo em oposição à variação do fluxo que concatena as espiras do circuito
Lei de Lenz
Corrente induzida produz um campo que se opõe ao movimento que a ocasionou
Geradores Elementares
Geradores Elementares
Conversão de tensão CA em CC
Comutador elementar
Geradores Elementares
Posição das escovas -> 90⁰ (perpendicular) ao eixo dos polos
Comutação ocorre quando a bobina está perpendicular ao campo magnético (zona neutra)
Não é induzida FEM
Geradores Elementares
Força Eletromagnética
Máquinas elétricas girantes
Indução eletromagnética
Força eletromagnética
Uma força eletromagnética existirá entre um condutor e um campo sempre que o condutor percorrido por uma corrente estiver localizado no campo magnético, numa posição tal que haja uma componente do comprimento ativo do condutor perpendicular ao campo
Força Eletromagnética
Força Eletromagnética
Fatores que afetam a força eletromagnética
Campo magnético ( )
Comprimento do condutor ativo ( )
Valor da corrente circulante no condutor ( )
Força Eletromagnética
Sentido da Força Eletromagnética
Força Contra-eletromotriz
Força desenvolvida no condutor faz com que ele se movimente no campo magnético, resultando uma variação de fluxo concatenado em volta do condutor. Uma FEM é induzida no condutor “motor” (contrária ao sentido da corrente que criou a força ou movimento).
Exercício
A figura a seguir mostra uma espira condutora formada por uma semicircunferência de raio e três fios retilíneos. A semicircunferência está em uma região onde existe um campo magnético uniforme orientado para fora do plano do papel; o módulo do campo é dado por , com em teslas e em segundos. Uma fonte ideal com uma força eletromotriz é ligada à espira. A resistência da espira é .
Determine o módulo e o sentido da força eletromotriz induzida na espira pelo campo no instante .
Qual é a corrente na espira no instante ?
Exercício
Exercício
 
Fluxo para fora crescendo
Campo induzido se opõe a este aumento (deve estar para dentro)
Regra da mão direita -> corrente induzida está no sentido horário
O mesmo ocorre com a tensão induzida
Exercício
b) Tensão induzida produz uma corrente no sentido horário. A fonte produz uma corrente no sentido anti-horário. Como a tensão induzida é maior que a tensão da fonte, a força eletromotriz total tem o sentido horário e produz uma corrente no mesmo sentido.
d
dt
e
F
=-
e
F
Blv
e
=
B
l
v
Blv
e
=
B
v
[
]
(,)
BlvsenBv
e
=
B
l
i
FBil
=
0,20
rm
=
10
ts
=
10
ts
=
B
r
2
4,02,03,0
Btt
=++
B
t
2,0
fonte
V
e
=
2,0
W
ind
e
B
r
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
2
2
2
2
4,02,03,0
2
8,02,0
2
para 10, tem-se:
0,20
8,0102,0
2
5,152
ind
ind
ind
ind
ind
dBA
ddB
A
dtdtdt
dBrd
Att
dtdt
r
t
ts
V
e
p
e
p
e
p
e
e
F
===
==++
=+
=
=+
éù
ëû
=
5,1522
1,58
2
indfonte
total
i
RR
iA
ee
e
-
==
-
==