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 no tempo do fluxo magnético que atravessa qualquer superfície com o próprio circuito como borda.”
Para entender isso completamente, será necessário rever o experimento de Faraday: uma bateria forneceu corrente a uma pequena bobina, criando um campo magnético através das voltas da bobina (fios metálicos enrolados em torno de seu próprio eixo). Quando essa bobina entrava e saía de uma bobina maior, seu campo magnético (mudando no tempo pelo movimento) gerava uma voltagem na bobina grande que podia ser medida com um galvanômetro.
Deste experimento e da formulação da lei de Faraday, surgiram inúmeras conclusões sobre a geração de energia elétrica, que foram fundamentais para a Lei de Lenz e para o gerenciamento moderno da eletricidade.
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História da lei de Faraday
Michael Faraday (1791-1867) foi o criador de ideias centrais sobre eletricidade e magnetismo.
Faraday ficou muito entusiasmado quando o físico dinamarquês Oersted demonstrou empiricamente a relação entre eletricidade e magnetismo em 1820, observando que um fio condutor de corrente pode mover a agulha de uma bússola magnética.
Faraday projetou vários experimentos. Por exemplo, ele enrolou dois solenóides de fio em torno de um aro de ferro e descobriu que, quando passava corrente por um solenóide por meio de um interruptor, uma corrente era induzida no outro. Faraday atribuiu o surgimento da corrente a 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 nas duas experiências descritas. De fato, a equação da Lei de Faraday passou a fazer parte das afirmações 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 o E representam a força eletromotriz induzida (tensão), e dϕ/dt é a taxa de variação no tempo do fluxo magnético ϕ.
Exemplos de aplicação da lei de Faraday
Praticamente toda a tecnologia elétrica é baseada na lei de Faraday.especialmente no que diz respeito a geradores, transformadores e motores elétricos.
Por exemplo, ele motor DC Baseava-se no uso de um disco de cobre que girava entre as pontas de um imã, gerando uma corrente contínua.
Deste princípio aparentemente simples vem 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 vem da aplicação do princípio de conservação de energia à indução eletromagnética, o que nos permite concluir que o EMF produzido por um fluxo magnético variável (lei de Faraday) gera uma corrente com um direção que se opõe à variação do fluxo que a produz.
Isso se traduz, em termos matemáticos, na adição de um sinal negativo à lei de Faraday, sendo formulada da seguinte forma:
FEM(E) = -(dϕ/dt)
esta lei É essencial determinar e controlar a direção na qual o fluxo elétrico de um circuito viaja.. Seu nome vem do fato de que o cientista alemão Heinrich Lenz o formulou em 1834.
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Referências
- “Lei de Faraday” na Wikipedia.
- “O que é a Lei de Faraday?” na Khan Academy.
- “Lei de Faraday” em EspacioCiencia.com.
- “Lez de Lenz” na Wikipédia.
- “Indução eletromagnética. Leis de Faraday e Lenz” (vídeo) na Universidade Rey Juan Carlos.
- “Lei de Faraday” em Hiperfísica.
- “O que é a Lei de Indução de Faraday?” em LiveScience.
- “Lei de Indução de Faraday” na Enciclopédia Britânica.