EXPERIMENTOS ELETROMAGNÉTICOS
EXPERIMENTOS ELETROMAGNÉTICOS
REVISÃO
Vi = tensão induzida
dΦ = Variação do fluxo
dt = Intervalo de tempo
N = número de espiras
EXPERIMENTOS ELETROMAGNÉTICOS
Força de Lorentz:
REVISÃO
Campo gerado por uma corrente elétrica
B– densidade de campo magnético no interior do núcleo do toróide, [T];
μ - permeabilidade magnética do meio no interior das espiras do toróide (núcleo); CEFET/SC Departamento Acadêmico de Eletrônica 34
N – número de espiras da bobina toroidal;
I – intensidade de corrente no condutor da bobina, [A];
Se temos um fio condutor localizado em uma região com campo de indução magnética de intensidade B conduzindo uma corrente elétrica i, este campo irá produzir uma força sobre este fio com direção perpendicular ao plano onde ficam o fio e a direção do campo magnético. Notem que, caso haja inversão do sentido da corrente, a força também terá seu sentido invertido
F = B.i.ℓ.senθ
A intensidade da força eletromagnética exercida sobre o condutor também depende do ângulo entre a direção da corrente e a direção do vetor densidade de campo magnético, como mostra a figura 5.3. Quando o campo for perpendicular à direção da corrente, a força exercida sobre o condutor será máxima. Quando o campo e a corrente tiverem a mesma direção a força sobre o condutor será nula.
F = B.i.ℓ.senθ
A intensidade da força eletromagnética exercida sobre o condutor também depende do ângulo entre a direção da corrente e a direção do vetor densidade de campo magnético, como mostra a figura 5.3. Quando o campo for perpendicular à direção da corrente, a força exercida sobre o condutor será máxima. Quando o campo e a corrente tiverem a mesma direção a força sobre o condutor será nula.
Pré Oersted – Fenômenos elétricos e fenômenos magnéticos como eventos completamente independentes.
Experiência de Oersted – Detectou que a corrente elétrica em um fio move a agulha.
Posicionou uma bússola sob um fio. Ao fechar o circuito e o fio passar a conduzir corrente elétrica, a bússola mudava sua orientação. Ao retirar a corrente ela voltava ao estado inicial de apontar para o norte magnético da terra.
Conclusão – A corrente elétrica no fio comporta-se como um imã, gerando um campo magnético. Este campo é que desviou a agulha da bússola.
Ao passar uma corrente elétrica por um condutor retilíneo, forma-se um campo magnético perpendicular a ele ao longo de todo o condutor. As linhas de campo são concêntricas e, quando maior o campo magnético, maior a densidade de linhas de fluxo.
As regiões mais próximas do condutor têm campo magnético mais forte. A intensidade do campo magnético é diretamente proporcional à corrente elétrica e inversamente proporcional à distância ao condutor.
B = Densidade de campo Magnético (ou Densidade de Fluxo
Magnético) num ponto p [T, Tesla];
r = distância entre o centro do condutor e o ponto p considerado
[m];
Ι = intensidade de corrente no condutor [A].
Μ = permeabilidade magnética do meio [T.m/A]
Uma espira circular faz com que o fluxo magnético interno fique
mais intenso, ao concentrar metade do campo magnético gerado
em sua parte central. Desta forma, com uma mesma corrente,
podemos, usando uma espira, gerar um campo magnético mais
forte.
Campo gerado por uma corrente elétrica
Ao se colocar várias espiras em série, temos uma bobina, ou solenóide. Desta forma conseguimos concentrar ainda mais campo magnético com uma mesma corrente elétrica.
Campo gerado por uma corrente elétrica
B = é a densidade de campo magnético no centro do solenóide [T, Tesla]; N = número de espiras do solenóide;
Ι = é a intensidade de corrente elétrica que percorre o solenóide [A]; l = comprimento longitudinal do solenóide [m].
μ = permeabilidade magnética do meio (núcleo do solenóide) [T.m/A]
O comprimento l é o comprimento longitudinal do solenóide e não deve ser confundido com o comprimento do condutor do solenóide.
Campo gerado por uma corrente elétrica
Em 1819 Oersted descobriu que uma corrente elétrica produz campo magnético. A partir dessa descoberta, o inglês Michael Faraday e o americano Joseph Henry dedicaram-se a obter o efeito inverso, ou seja, obter corrente elétrica a partir do campo magnético.
Campo gerado por uma corrente elétrica
Faraday tentou de diversas formas, com campos magnéticos extremamente fortes, mas não conseguia gerar uma corrente elétrica na segunda bobina. Somente em 1831, ao acionar sucessivas vezes a chave interruptrora ele conseguiu observar interação no secundário
Campo gerado por uma corrente elétrica
•No momento em que a chave é fechada, o galvanômetro acusa uma pequena corrente de curta duração.
• Após a corrente cessar e durante o tempo em que a chave ainda permanecer fechada, o galvanômetro não mais acusa corrente;
• Ao abrir-se a chave, o galvanômetro volta a indicar uma corrente de curta duração, em sentido oposto.
Campo gerado por uma corrente elétrica
A aproximação de um imã provoca um aumento do fluxo magnético. Estando o circuito fechado, a corrente começa a circular de uma forma a gerar um campo magnético oposto ao do imã (tende a repelir o imã). Ao afastar o imã o efeito é o contrário (atrair o imã).
Torque de Giro em uma Espira
Suponha que temos uma espira com liberdade de giro sobre seu próprio eixo, e que é percorrida por uma corrente elétrica, conforme abaixo
Gerador Simples
Exercício
Calcule quantas voltas é necessário ter em uma espira para um torque de 2N.m em um campo de 1T se a bobina é um quadrado com 10cm de lado com uma corrente de 10A. Calcule o torque para o momento em que a bobina está perpendicular ao campo.
Gerador Simples
Exercício
Calcule quantas voltas é necessário ter em uma espira para um torque de 2N.m em um campo de 1T se a bobina é um quadrado com 10cm de lado com uma corrente de 10A. Calcule o torque para o momento em que a bobina está perpendicular ao campo.
2 = N. 1 . 10 . 0,01 . 1 2 = N . 0,1
