Ideias principais
Um fluxo magnético variável através de uma espira induz uma fem. A lei de Faraday dá seu valor, a lei de Lenz dá seu sentido, e a mesma ideia explica geradores, transformadores e indutores.
- A lei de Faraday é ε = −N ΔΦ ÷ Δt, com fluxo Φ = BA cos θ. Só uma variação de fluxo induz fem.
- A lei de Lenz, o sinal de menos, diz que a corrente induzida se opõe à variação que a produz.
- Um condutor de comprimento L movendo-se com rapidez v através de um campo tem fem de movimento BLv.
- Um indutor armazena energia ½LI² em seu campo magnético e se opõe a variações de corrente.
Equações principais
ε = −N ΔΦ ÷ ΔtΦ = BA cos θε = BLv (motional)ε = NBAω sin ωt (generator)U = ½LI²L = μ₀N²A ÷ ℓ (solenoid)
Exemplo resolvido
Uma haste de 0,50 m desliza a 4,0 m/s perpendicular a um campo de 0,20 T sobre trilhos que formam um circuito de 2,0 Ω. A fem é BLv = 0,20 × 0,50 × 4,0 = 0,40 V e a corrente é 0,40 ÷ 2,0 = 0,20 A. A força magnética que se opõe ao movimento é BIL = 0,20 × 0,20 × 0,50 = 0,020 N, então a potência necessária é 0,020 × 4,0 = 0,080 W, igual a I²R.
Erros comuns
- Esquecer o número de espiras N quando a bobina tem muitas voltas.
- Usar o fluxo em vez de sua taxa de variação. Fluxo constante não induz nada.
- Ignorar a lei de Lenz ao achar o sentido da corrente induzida.
Prática
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