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ELETROMAGNETISMO II – LEI DE FARADAY – LENZ

Na figura abaixo temos dois circuitos independentes. O da direita, de azul, temos uma bateria conectada a uma espira. O da esquerda, apenas uma espira e um amperímetro. O que acontecerá ao conectarmos a chave?

Nesse momento teremos uma corrente que passará na espira no sentido horário, produzindo um campo magnético no seu interior, que sai a esquerda e volta pela direita. Ou seja, a espira agora virou uma ímã (eletroímã) com polaridade norte a esquerda e sul a direita. Como a outra espira está bem próxima, o campo produzida pela espira azul passará no interior da outra espira, fazendo com que os elétrons do fio se movam, gerando uma corrente, mesmo sem bateria nenhuma.

Ou seja, o fato de a corrente elétrica gerada no circuito azul magnetizar a espira da direita produziu uma magnetização na espira da esquerda, induzindo uma corrente elétrica nessa espira, lida pelo amperímetro. Esse esquema é retratado na figura abaixo:

É exatamente a mesma situação. Vamos por partes:

1) Uma corrente no sentido horário é passa pela espira azul

2) Use a sua mão direita e gire o seu punho fazendo o movimento da corrente na espira e estique o dedão (regra da mão direita)[1]. Notará que o dedão aponta para a esquerda. Esse é o sentido do campo no interior da espira azul. O campo sai à esquerda e volta pela direita, formando o ímã na figura acima.

3) Quando a chave estava aberta não tinha fluxo magnético passando no interior da espira laranja, porém, ao ligar a chave, o campo que aponta para a esquerda gerado pela espira de azul passará no interior na espira laranja. O que acontece é que, como o fluxo magnético aumenta entrando na espira laranja, ela induz um campo magnético no sentido oposto, ou seja, a espira laranja vira um ímã com polaridade oposta ao da azul (S N), tendendo a repeli-la.

Quando houver uma variação de fluxo magnético em uma espira ela induzirá nela mesma um campo magnético, gerando corrente elétrica. Essa é a lei de Lenz.

4) Como sabemos que o campo gerado na laranja aponta para a direita, aponte o seu dedão da mão direita para a direita e gire o seu punho. Perceberá que os seus dedos irão girar de cima para baixo. Esse é o sentido da corrente, conforme mostra a figura.

OBSERVAÇÃO

Apenas há corrente na espira de houver variação no fluxo magnético nela. Vamos supor que tenha um led conectado a espira laranja. No momento em que a chave é conectada o led piscaria. Afinal, após um instante curto o fluxo fica constante na espira laranja, ou seja, não terá mais corrente. Se conectarmos a chave e desconectarmos várias vezes seguidas veríamos o led piscar o tempo todo.

Um outro jeito de produzir eletricidade é com um movimento relativo entre um ímã (ou eletroímã) e uma espira (ou outro condutor). Veja o exemplo abaixo:

Ao aproximarmos um ímã com o polo norte voltado para a espira, o fluxo magnético aumenta intensamente para a esquerda no interior dela, fazendo com que induza um campo Bind no sentido oposto, para a direita, tornando a espira um ímã S N (tendendo a repelir o ímã ).

Outro exemplo:

Na figura acima temos um ímã abandonado no interior de um tubo de cobre ou alumínio, como falamos anteriormente. Podemos imaginar a parte de baixo do tubo como uma espira e o ímã está se aproximando dela com o polo sul. O que ocorre é que, como o sul é o polo que recebe as linhas de indução, é como se, conforme o ímã se aproxima cada vez mais a espira abaixo tem o fluxo aumentado para cima, saindo dela. Sendo assim, a espira induz um campo no sentido oposto, para baixo (quando um ímã se aproxima da espira, a tendência é repulsão, logo, polaridades opostas). Use a regra da mão direita. Aponte a dedão para baixo e gire os seus quatro dedos. Notará que irão girar no sentido da espira abaixo do ímã. Esse é o sentido da corrente gerada no tubo quando o ímã vai descendo. Correntes de Foucault.

Já quando o ímã se afasta da espira, a tendência é aproximação. Observe a espira acima do ímã. Para atrair o ímã ela deve gerar um campo para cima. Coloque o seu dedão da mão direita para cima e gire o punho. Os seus quatro dedos giraram no sentido indicado acima do ímã.

Perceba que o ímã recebe uma força para cima, que será oposta ao peso, fazendo com que o ímã desça com velocidade constante. Temos, então, um freio magnético.

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