Efisica

Leis fundamentais da indução eletromagnética

 


São duas: a lei de Lenz e a de Faraday-Neumann.

a. Leis de Lenz

 

O condutor da figura 303, atravessado pelo fluxo variável , sofre indução eletromagnética.



Figura 303

A corrente induzida, por sua vez, produz um campo magnético de indução magnética (fig. 308 e 309). Essa indução existe também nos pontos da própria superfície S, e produz aí um outro fluxo , chamado fluxo induzido.



Figura 308


Figura 309

A lei de Lenz estabelece urna relação entre o sentido do fluxo induzido e o sentido do fluxo indutor, e com isso nos possibilita a determinar o sentido da corrente induzida. A lei de Lenz é na verdade um postulado, porque não pode ser demonstrada diretamente. Sabemos que ela é verdadeira porque as consequências de sua aplicação são verdadeiras. O seu enunciado é:

Quando o fluxo indutor está aumentando, o fluxo induzido tem sentido oposto; quando o fluxo indutor está diminuindo, o fluxo induzido tem o mesmo sentido que o indutor.

Assim, na figura a esquerda imaginamos que o fluxo indutor esteja aumentando. Então o fluxo induzido tem sentido oposto ao do , isto é, a indução magnética produzida pela corrente induzida i tem sentido oposto ao da indução magnética indutora (primitiva). Depois de conhecer o sentido de determinamos o sentido da corrente induzida i aplicando a regra do saca-rolhas ou a regra da mão direita (não esquecer que é a indução magnética produzida pela corrente induzida i).

Na figura a direita imaginamos que o fluxo indutor esteja diminuindo. Então o fluxo induzido tem o mesmo sentido que , isto é, a indução produzida pela corrente induzida tem o mesmo sentido que a indução primitiva. Verifique o leitor se os sentidos atribuídos a i nas figuras acima estão certos.

 

b. Lei de Faraday - Neumann

 

Em qualquer condutor em que aparece corrente elétrica, aparece uma força eletromotriz. A força eletromotriz que aparece no condutor por causa da indução eletromagnética é chamada força eletromotriz induzida. A lei de Faraday-Neumann dá o valor dessa força eletromotriz. Consideraremos dois casos.


1º Caso - Força eletromotriz induzida média

 

Consideremos um instante t e o intervalo de tempo contado imediatamente após o instante t. Seja a variação do fluxo durante o tempo . A lei de Faraday-Neumann estabelece que a f.e.m. induzida média durante o tempo vale:

O sinal menos aparece por causa da lei de Lenz. Essa fórmula supõe que e t sejam expressos num mesmo sistema de unidades. No sistema MKS, deve ser expresso em webers, t em segundos, e em volts. No CGSEM, em maxwell, t em segundo, e em statvolts.

 

2º Caso - Força eletromotriz no instante t

 

A f.e.m. induzida no instante t é o limite da f.e.m. média quando tende a zero:

ou

A lei de Faraday-Neumann significa o seguinte: que num mesmo tempo , a f.e.m. induzida é tanto maior quanto maior for a variação do fluxo; isto é, a f.e.m. é tanto maior quanto maior for a variação do fluxo por unidade de tempo. Se quisermos obter grandes f.e.m. induzidas, precisamos fazer com que o fluxo varie muito depressa.

 

Exemplo

 

Quando provocamos indução eletromagnética numa bobina com deslocamento de vai-vem de um ímã, a f.e.m. induzida na bobina será tanto maior quanto mais rápido for o deslocamento do ímã.

Veremos adiante, no tópico "Dínamo, ou Geradores Mecânicos de Eletricidade", que os geradores de corrente elétrica de alta energia obtém a corrente elétrica por indução eletromagnética; e que nesses geradores, para se produzir variação do fluxo, fazem-se quadros girar num campo magnético. Pois bem, para que a variação de fluxo por segundo seja grande, isto é, para que o fluxo varie rapidamente, esses quadros executam em geral, 50 ou 60 rotações por segundo. No próximo parágrafo estudaremos a indução nesses quadros.

Lei de Faraday

 

 

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