Leis de indução eletromagnética de Faraday

Indução eletromagnética

As profundas descobertas de Michael Faraday no século XIX revolucionaram a nossa compreensão da eletricidade e do magnetismo e lançaram as bases para os avanços tecnológicos modernos. Suas contribuições mais significativas foram as inovadoras leis de indução eletromagnética de Faraday, que revelaram a relação fundamental entre campos magnéticos e correntes elétricas. Estas leis revelaram a fascinante interação entre dois fenómenos aparentemente díspares e abriram caminho para inúmeras inovações que moldam o nosso mundo hoje.

Leis

Michael Faraday, um cientista britânico, formulou duas leis da Indução eletromagnética.

Primeira lei

Quando o número de linhas de força magnéticas conectadas a uma bobina ou circuito muda, uma força eletromotriz é induzida nessa bobina ou circuito.

Quando um campo magnético muda através de um condutor, uma força eletromotriz (EMF) ou tensão é induzida no condutor. A força da fem induzida é diretamente proporcional à taxa de variação do campo magnético ao longo do tempo. Matematicamente, isso pode ser expresso da seguinte forma:

fem = -dΦ/dt,

Aqui EMF é a força eletromotriz induzida, dΦ/dt representa a taxa de variação do fluxo magnético através do condutor e o sinal negativo indica que a direção da força eletromotriz induzida é oposta à diferença no campo magnético.

Segunda lei

A segunda lei de Faraday afirma essencialmente que a força eletromotriz induzida é determinada pelo fluxo magnético que flui através de um circuito fechado de fio ou circuito. Quando o campo magnético que flui através do circuito muda, uma força eletromotriz é induzida na bobina, e quando o circuito é fechado, uma corrente flui devido a esta força eletromotriz induzida.

A intensidade da força eletromotriz induzida é diretamente proporcional à taxa de mudança das ligações de fluxo.
Cadeias de fluxo = fluxo x número de voltas da bobina
linhas magnéticas de força
A lei é explicada abaixo:
  • Imagine uma bobina com N voltas.
  • A associação de fluxo inicial com um bloqueio é ф1.
  • Cadeias de fluxo iniciais = Nф1.

No intervalo de tempo t, o fluxo ф associado à bobina muda1 para ф2.

Cadeias de fluxo finais = Nф2 E,

Taxa de mudança dos links de fluxo = (Nф2 – Não1) /T

De acordo com a primeira lei, uma força eletromotriz é induzida na bobina e de acordo com a segunda lei, a intensidade da força eletromotriz é proporcional à taxa de variação das ligações de fluxo.

t (Nф2 -Nф1) /T

e = K(Nф2 -Nф1) /T

e = N.(dф/dt)

Com K como unidade, você obtém a unidade de e em volts. dф é a mudança no fluxo e muda com o tempo. Portanto, (dф/dt) é a taxa de variação do rio.

Agora de acordo com Lei de Lenza força eletromotriz induzida produz uma corrente em direção oposta à causa que a produz. Matematicamente, esta resistência é expressa por um sinal negativo.

Tal força eletromotriz induzida é expressa matematicamente junto com seu sinal da seguinte forma:

E = -N(dф/dt) Volts

Aplicações das Leis de Faraday

As leis de Faraday constituem a base de quantos dispositivos e tecnologias funcionam. Algumas aplicações notáveis ​​são:

Geradores elétricos: Os geradores elétricos convertem energia mecânica em energia elétrica girando uma bobina de fio em um campo magnético, induzindo uma força eletromotriz de acordo com as leis de Faraday.

Transformadores: Os transformadores usam as leis de Faraday para transferir energia elétrica entre diferentes níveis de tensão, variando o campo magnético e induzindo uma força eletromotriz em uma bobina secundária.

Aquecimento por indução: O aquecimento por indução é baseado nas leis de Faraday de geração de calor em materiais condutores, induzindo correntes através dos materiais usando campos magnéticos alternados.

Medidores de vazão magnéticos: Esses dispositivos medem a vazão de fluidos eletricamente condutores explorando as leis de Faraday para detectar a tensão induzida causada pelo movimento do fluido em um campo magnético.

Conexão entre magnetismo e eletricidade

magnético

A interação do magnetismo e da eletricidade constitui a base da nossa compreensão do eletromagnetismo, uma força fundamental que governa inúmeros fenômenos naturais. No centro desta relação fascinante reside uma ligação profunda na qual os campos magnéticos e as correntes eléctricas se entrelaçam, criando uma sinfonia de exploração científica e inovação tecnológica.

As Leis de Faraday, formuladas pelo cientista visionário Michael Faraday, constituem os pilares do nosso conhecimento e fornecem insights profundos sobre como os campos magnéticos geram correntes elétricas e vice-versa. Estas leis revelaram a relação íntima entre dois fenómenos aparentemente díspares e abriram caminho para avanços inovadores que mudaram o nosso mundo.

Ao desvendar os mistérios das leis de Faraday, adquirimos uma compreensão mais profunda da intrincada dança entre o magnetismo e a eletricidade. Exploramos o conceito de indução eletromagnética, onde a mudança de campos magnéticos induz correntes elétricas em condutores, levando a uma ampla gama de aplicações práticas. Desde a geração de energia e motores eléctricos até à levitação magnética e ao carregamento sem fios, as implicações desta ligação são enormes e de longo alcance.

Leis de Faraday e equações de Maxwell

As leis de Faraday desempenharam um papel crucial no desenvolvimento das equações de Maxwell de James Clerk, que descrevem as leis fundamentais do eletromagnetismo. As equações de Maxwell ampliaram as leis de Faraday e as integraram com outros princípios básicos, como a lei de Gauss para campos elétricos e a lei de Gauss para campos magnéticos. Juntas, essas equações formam a base da teoria eletromagnética clássica.

As leis de indução eletromagnética de Faraday são princípios fundamentais para a compreensão e aplicação do eletromagnetismo, formam a base para inúmeras tecnologias e desempenham um papel central no estudo da eletricidade e do magnetismo.

Conteúdo Relacionado

Voltar para o blog

Deixe um comentário

Os comentários precisam ser aprovados antes da publicação.