Indução eletromagnética: fórmula, como funciona, exemplos

A indução eletromagnética é um fenômeno físico no qual um campo magnético variável induz a geração de uma corrente elétrica em um circuito. Esse processo é regido pela lei de Faraday, que estabelece que a variação do fluxo magnético através de um circuito gera uma força eletromotriz induzida. A fórmula matemática que descreve esse fenômeno é dada por:

E = -dΦ/dt

Onde E representa a força eletromotriz induzida, Φ é o fluxo magnético e t é o tempo. Esse processo é amplamente utilizado na geração de energia elétrica em usinas hidrelétricas, térmicas e nucleares, por exemplo. Outros exemplos de indução eletromagnética incluem o funcionamento de transformadores, motores elétricos e geradores. Este fenômeno desempenha um papel fundamental na tecnologia moderna e na nossa vida cotidiana.

Exemplos práticos de indução eletromagnética: entenda como funciona esse fenômeno na eletricidade.

Indução eletromagnética é um fenômeno fundamental na eletricidade que desempenha um papel crucial em diversos dispositivos e tecnologias do nosso dia a dia. Esse processo ocorre quando um campo magnético variável gera uma corrente elétrica em um condutor próximo. Vamos entender melhor como isso funciona e ver alguns exemplos práticos.

Um exemplo clássico de indução eletromagnética é o transformador. Quando a corrente alternada passa pela bobina primária de um transformador, ela gera um campo magnético variável que induz uma corrente na bobina secundária, permitindo a transferência de energia de um circuito para o outro.

Outro exemplo comum é o funcionamento dos geradores de energia elétrica. Quando um ímã é movido próximo a uma bobina condutora, o campo magnético variável induz uma corrente elétrica na bobina, que pode ser usada para gerar eletricidade.

Além disso, os motores elétricos também são baseados no princípio da indução eletromagnética. Quando uma corrente elétrica é aplicada a uma bobina dentro de um campo magnético, surge uma força que faz a bobina girar, gerando movimento mecânico.

Como podemos ver, a indução eletromagnética é um fenômeno fascinante que está por trás de muitas tecnologias que usamos no nosso dia a dia. Entender como funciona esse processo nos ajuda a apreciar a importância da eletricidade e do magnetismo em nosso mundo moderno.

Entenda o funcionamento da indução eletromagnética: um fenômeno fundamental na eletricidade.

A indução eletromagnética é um fenômeno fundamental na eletricidade que desempenha um papel crucial em diversos dispositivos e tecnologias do nosso dia a dia. Esse fenômeno foi descoberto por Michael Faraday no século XIX e consiste na geração de uma corrente elétrica em um circuito fechado quando há variação do campo magnético que o atravessa.

Para entender como a indução eletromagnética funciona, é importante conhecer a fórmula que a rege. De acordo com a lei de Faraday, a tensão induzida em um circuito é diretamente proporcional à taxa de variação do fluxo magnético que o atravessa. Matematicamente, essa relação pode ser expressa da seguinte forma:

V = -N*dΦ/dt

Onde V representa a tensão induzida, N é o número de espiras do circuito e dΦ/dt é a variação do fluxo magnético em relação ao tempo. É importante ressaltar que o sinal negativo na fórmula indica a polaridade da tensão induzida, que é tal que a corrente gerada se opõe à variação do campo magnético.

Um exemplo clássico de indução eletromagnética é o transformador, que consiste em dois enrolamentos de fio condutor envolvidos por um núcleo de material ferromagnético. Quando uma corrente alternada é aplicada ao enrolamento primário, ocorre variação do campo magnético no núcleo, induzindo uma corrente no enrolamento secundário.

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Compreender seu funcionamento e suas aplicações é fundamental para o desenvolvimento de tecnologias cada vez mais avançadas e eficientes.

Entendendo o funcionamento da energia por indução e sua aplicação em diversos setores.

A indução eletromagnética é um fenômeno fundamental da física que desempenha um papel crucial em diversas áreas da tecnologia moderna. A sua aplicação em diferentes setores, como a indústria, a medicina e as comunicações, é possível graças ao seu funcionamento simples e eficiente.

A fórmula básica da indução eletromagnética é dada pela lei de Faraday-Lenz, que descreve a relação entre a variação do fluxo magnético e a corrente induzida em um circuito. Essa relação é expressa pela equação:

ε = -dΦ/dt

onde ε representa a força eletromotriz induzida, dΦ é a variação do fluxo magnético e dt é a variação do tempo. Essa fórmula demonstra como a energia por indução é gerada a partir da interação entre um campo magnético variável e um circuito condutor.

O funcionamento da energia por indução é baseado na criação de um campo magnético variável através da movimentação de um ímã ou de uma corrente elétrica. Esse campo magnético variável gera um fluxo magnético que, por sua vez, induz uma corrente elétrica no circuito condutor próximo.

Um exemplo prático de aplicação da indução eletromagnética é o transformador, que utiliza a energia por indução para transferir eletricidade de um circuito para outro através de um campo magnético variável. Outro exemplo comum é o carregamento sem fio de dispositivos eletrônicos, onde a energia é transferida através de campos magnéticos gerados por bobinas indutoras.

A energia por indução tem inúmeras aplicações em diversos setores, como a geração de energia elétrica, a transmissão de dados sem fio, a medicina (por exemplo, ressonância magnética) e a fabricação de equipamentos eletrônicos. A sua eficiência e versatilidade tornam essa tecnologia essencial para o funcionamento de muitos dispositivos e sistemas modernos.

Aplicações da indução em diferentes áreas da ciência, tecnologia e engenharia.

A indução eletromagnética é um fenômeno amplamente utilizado em diversas áreas da ciência, tecnologia e engenharia. Através da variação de um campo magnético, é possível gerar correntes elétricas em um circuito fechado, conforme descrito pela lei de Faraday. Essa propriedade tem inúmeras aplicações práticas, sendo essencial para o funcionamento de diversos dispositivos e sistemas.

Uma das principais aplicações da indução está na geração de energia elétrica. Usinas hidrelétricas, termelétricas e nucleares utilizam geradores que funcionam com base no princípio da indução eletromagnética. A movimentação de um campo magnético em relação a um circuito condutor gera uma corrente elétrica, que pode ser aproveitada para abastecer cidades, indústrias e residências.

Além disso, a indução é amplamente empregada em dispositivos eletrônicos, como transformadores e motores elétricos. Os transformadores utilizam a indução para elevar ou reduzir a tensão elétrica, permitindo a transmissão eficiente de energia em longas distâncias. Já os motores elétricos convertem energia elétrica em energia mecânica, graças ao princípio da indução eletromagnética.

Na área da medicina, a ressonância magnética é um exemplo de aplicação da indução. Esse exame utiliza campos magnéticos para gerar imagens detalhadas do interior do corpo humano, auxiliando no diagnóstico de diversas doenças. A tecnologia por trás da ressonância magnética é baseada na indução eletromagnética, que permite a detecção de sinais emitidos pelos átomos do corpo.

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Indução eletromagnética: fórmula, como funciona, exemplos

A indução electromagnética é definida como a indução de uma força (tensão) electromotriz num meio ou perto do corpo, devido à presença de um campo magnético variável. Esse fenômeno foi descoberto pelo físico e químico britânico Michael Faraday, em 1831, pela lei de indução eletromagnética de Faraday.

Faraday conduziu testes experimentais com um ímã permanente cercado por uma bobina de fio e observou a indução de uma tensão nessa bobina e a circulação de uma corrente subjacente.

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Michael Faraday

Esta lei indica que a tensão induzida em um circuito fechado é diretamente proporcional à taxa de variação do fluxo magnético ao atravessar uma superfície, em relação ao tempo. Assim, é possível induzir a presença de uma diferença de tensão (tensão) em um corpo adjacente devido à influência de campos magnéticos variáveis.

Por sua vez, essa tensão induzida gera a circulação de uma corrente correspondente à tensão induzida e a impedância do objeto de análise. Esse fenômeno é o princípio de ação de sistemas e dispositivos de energia para o uso cotidiano, como: motores, geradores e transformadores elétricos, fornos de indução, indutores, baterias, etc.

Fórmula e unidades

A indução eletromagnética observada por Faraday foi compartilhada com o mundo da ciência por meio de modelagem matemática que permite replicar esses tipos de fenômenos e prever seu comportamento.

Formula

Para calcular os parâmetros elétricos (tensão, corrente) associados ao fenômeno da indução eletromagnética, você deve primeiro definir qual é o valor da indução magnética, atualmente conhecida como campo magnético.

Para saber qual é o fluxo magnético que atravessa uma determinada superfície, você deve calcular o produto da indução magnética nessa área. Assim:

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Onde:

Flux: Fluxo magnético [Wb]

B: Indução magnética [T]

S: Superfície [m 2 ]

A lei de Faraday indica que a força eletromotriz que é induzida nos corpos circundantes é dada pela taxa de variação do fluxo magnético em relação ao tempo, conforme detalhado abaixo:

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Onde:

ε: força eletromotriz [V]

Ao substituir o valor do fluxo magnético na expressão anterior, você tem o seguinte:

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Se integrais são aplicadas a ambos os lados da equação para delimitar uma trajetória finita para a área associada ao fluxo magnético, é obtida uma aproximação mais precisa do cálculo necessário.

Além disso, dessa forma, o cálculo da força eletromotriz em um circuito fechado também é limitado. Assim, ao aplicar a integração nos dois membros da equação, obtém-se que:

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Unidade de medida

A indução magnética é medida no Sistema Internacional de Unidades (SI) em Teslas. Esta unidade de medida é representada pela letra T e corresponde ao conjunto das seguintes unidades básicas.

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Um tesla é equivalente à indução magnética de caráter uniforme que produz um fluxo magnético de 1 weber em uma superfície de um metro quadrado.

Segundo o Sistema Cegesimal de Unidades (CGS), a unidade de medida da indução magnética é o gauss. A relação de equivalência entre as duas unidades é a seguinte:

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1 tesla = 10.000 gauss

A unidade de medida da indução magnética deve seu nome ao engenheiro, físico e inventor servo-croata Nikola Tesla. Foi nomeado em meados do ano de 1960.

Como funciona?

É chamado de indução porque não há conexão física entre o elemento primário e o secundário; consequentemente, tudo acontece através de conexões indiretas e intangíveis.

O fenômeno da indução eletromagnética ocorre dada a interação das linhas de força de um campo magnético variável nos elétrons livres de um elemento condutor próximo.

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Para isso, o objeto ou meio no qual ocorre a indução deve ser arranjado perpendicularmente em relação às linhas de força do campo magnético. Assim, a força exercida sobre elétrons livres é maior e, consequentemente, a indução eletromagnética é muito mais forte.

Por sua vez, a direção da circulação da corrente induzida é dada pela direção dada pelas linhas de força do campo magnético variável.

Por outro lado, existem três métodos pelos quais o fluxo do campo magnético pode ser variado para induzir uma força eletromotriz em um corpo ou objeto próximo:

1- Modifique o módulo do campo magnético, por variações na intensidade do fluxo.

2- Altere o ângulo entre o campo magnético e a superfície.

3- Modifique o tamanho da superfície inerente.

Então, uma vez que um campo magnético é modificado, uma força eletromotriz é induzida no objeto circundante que, dependendo da resistência ao fluxo de corrente que possui (impedância), produzirá uma corrente induzida.

Nessa ordem de idéias, a proporção da referida corrente induzida será maior ou menor que a primária, dependendo da configuração física do sistema.

Exemplos

O princípio da indução eletromagnética é a base da operação de transformadores de tensão elétrica.

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A taxa de transformação de um transformador de tensão (redutor ou elevador) é dada pelo número de enrolamentos que cada enrolamento do transformador possui.

Assim, dependendo do número de bobinas, a tensão secundária pode ser maior (transformador auxiliar) ou menor (transformador auxiliar), dependendo da aplicação no sistema elétrico interconectado.

Da mesma forma, as turbinas geradoras de eletricidade nos centros hidrelétricos também operam graças à indução eletromagnética.

Nesse caso, as pás da turbina mobilizam o eixo de rotação localizado entre a turbina e o gerador. Então, isso resulta na mobilização do rotor.

Por sua vez, o rotor é composto por uma série de enrolamentos que, quando em movimento, dão origem a um campo magnético variável.

Este último induz uma força eletromotriz no estator do gerador, que é conectado a um sistema que permite que a energia gerada durante o processo seja transportada on-line.

Usando os dois exemplos descritos acima, é possível detectar como a indução eletromagnética faz parte de nossas vidas em aplicações elementares da vida cotidiana.

Referências

  1. Indução eletromagnética (sf). Recuperado de: electronics-tutorials.ws
  2. Indução eletromagnética (sf). Recuperado em: nde-ed.org
  3. Hoje na história. 29 de agosto de 1831: A indução eletromagnética foi descoberta. Recuperado de: mx.tuhistory.com
  4. Martín, T. e Serrano, A. (sf). Indução magnética. Universidade Politécnica de Madrid. Madrid Espanha. Recuperado de: montes.upm.es
  5. Sancler, V. (sf). Indução eletromagnética Recuperado de: euston96.com
  6. Wikipedia, A Enciclopédia Livre (2018). Tesla (unidade). Recuperado de: en.wikipedia.org

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