Explicamos o que é a lei de Faraday, indução eletromagnética, sua história, fórmula e exemplos. Além disso, a lei de Lenz.
O que é a Lei de Faraday?
A Lei da Indução Eletromagnética de Faraday, conhecida simplesmente como Lei de Faraday, foi formulada pelo cientista britânico Michael Faraday em 1831. Esta lei quantifica a relação entre um campo magnético que muda ao longo do tempo e o campo elétrico criado por essas mudanças.
O enunciado da referida lei afirma:
“A tensão induzida em um circuito fechado é diretamente proporcional à taxa de variação ao longo do tempo do fluxo magnético que passa por qualquer superfície tendo o próprio circuito como borda.”
Para entender isso completamente, será necessário revisar o experimento de Faraday: uma bateria fornecia corrente a uma pequena bobina, criando um campo magnético através das espiras da bobina (cabos metálicos enrolados em seu próprio eixo). Quando esta bobina entrava e saía de uma bobina maior, o seu campo magnético (mudando ao longo do tempo devido ao movimento) gerava uma tensão através da bobina grande que poderia ser medida com um galvanômetro.
Desta experiência e da formulação da lei de Faraday surgem inúmeras conclusões sobre a geração de energia elétrica, que foram fundamentais para a Lei de Lenz e para a gestão moderna da eletricidade.
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História da lei de Faraday
Michael Faraday (1791-1867) foi o criador das ideias centrais em torno da eletricidade e do magnetismo.
Faraday ficou muito entusiasmado quando o físico dinamarquês Oersted demonstrou empiricamente a relação entre eletricidade e magnetismo em 1820, verificar se um fio condutor de corrente poderia mover a agulha magnética de uma bússola.
Faraday projetou vários experimentos. Por exemplo, ele enrolou dois solenóides de fio em torno de um anel de ferro e descobriu que quando, por meio de uma chave, passava corrente por um dos solenóides, uma corrente era induzida no outro. Faraday atribuiu o aparecimento da corrente às mudanças no fluxo magnético ao longo do tempo.
Em consequência, Faraday foi o primeiro a demonstrar a relação entre campos magnéticos e campos elétricos, como pode ser visto nos dois experimentos descritos. Na verdade, a equação da Lei de Faraday passou a fazer parte dos enunciados das leis de Maxwell.
Fórmula da lei de Faraday
A lei de Faraday é geralmente expressa pela seguinte fórmula:
FEM (E) = dϕ/dt
Onde FEM ó E representam a força eletromotriz induzida (tensão), e dϕ/dt é a taxa de variação temporal do fluxo magnético ϕ.
Exemplos de aplicação da lei de Faraday
Praticamente toda a tecnologia elétrica é baseada na lei de Faraday.principalmente no que se refere a geradores, transformadores e motores elétricos.
Por exemplo, ele motor DC Baseava-se na utilização de um disco de cobre que girava entre as pontas de um ímã, gerando uma corrente contínua.
Deste princípio aparentemente simples surge a invenção de coisas tão complexas quanto um transformador, um gerador de corrente alternada, um freio magnético ou um fogão elétrico.
Lei de Lenz
Esta lei resulta da aplicação do princípio da conservação da energia à indução electromagnética, o que nos permite concluir que o CEM produzido por um fluxo magnético variável (lei de Faraday) gera uma corrente com uma direção que se opõe à variação do fluxo que o produz.
Isto se traduz, em termos matemáticos, na adição de um sinal negativo à lei de Faraday, sendo formulada desta forma:
FEM(E) = -(dϕ/dt)
Esta lei É essencial determinar e controlar a direção na qual o fluxo elétrico de um circuito se move.. Seu nome se deve ao cientista alemão Heinrich Lenz que o formulou em 1834.
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Referências
- “Lei de Faraday” na Wikipedia.
- “O que é a Lei de Faraday?” na Academia Khan.
- “Lei de Faraday” em EspacioCiencia.com.
- “Lei Lenz” na Wikipedia.
- “Indução eletromagnética. Leis de Faraday e Lenz” (vídeo) na Universidade Rey Juan Carlos.
- “Lei de Faraday” em Hiperfísica.
- “O que é a Lei da Indução de Faraday?” em LiveScience.
- “Lei da Indução de Faraday” na Enciclopédia Britânica.