Sistemas eléctricos e magnéticos - fisicaquimicaweb.com · 08-02-2011 1 Sistemas eléctricos e...
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08-02-2011 1 Sistemas eléctricos e magnéticos Indução electromagnética Prof. Luís Perna 2010/11 Origens do campo magnético • O fenómeno do magnetismo era conhecido dos Gregos já no ano 800 a. C. Os Gregos descobriram que certas pedras, feitas de um material hoje chamado magnetite (Fe 3 O 4 ), atraíam pedaços de ferro. Magnetismo e electromagnetismo
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Sistemas eléctricos e magnéticos
Indução electromagnética
Prof. Luís Perna 2010/11
Origens do campo magnético
• O fenómeno do magnetismo
era conhecido dos Gregos já
no ano 800 a. C. Os Gregos
descobriram que certas
pedras, feitas de um material
hoje chamado magnetite
(Fe3O4), atraíam pedaços de
ferro.
Magnetismo e electromagnetismo
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Origens do campo magnético
• Pensa-se que as primeiras
observações de fenómenos
magnéticos tenham sido
realizadas na antiga cidade
de Magnésia, na Ásia Menor
(hoje Turquia). Daí a
designação de magnetite
dada à pedra-íman existente
na região e de magnetismo
a este fenómeno que se
observa com os imanes ou
magnetes.A primeira referência conhecida sobre uma substância
capaz de atrair outras é a de Tales de Mileto.
Interacção magnética
• Numa região em que a influência duma interacção
magnética se faça sentir, podemos afirmar que existe um
campo magnético, .
• A interacção magnética observa-se tanto em magnetes
(ímanes naturais) como em correntes eléctricas.
B
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Interacção magnética
• Todos os ímanes, independentemente
da sua forma, têm dois pólos, o pólo
norte magnético e o pólo sul
magnético, onde se exercem forças de
certa forma semelhantes às que se
verificam entre cargas eléctricas, isto é,
pólos de mesmo nome repelem-se e
pólos de nome diferente atraem-se.
Interacção magnética
• É curioso notar que, ao contrário das cargas eléctricas, não
existem pólos magnéticos isolados. Logo, se um magnete
se partir em dois, cada pedaço fica com um pólo norte e um
pólo sul.
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Linhas de campo de um campo magnético
• Linhas de campo magnético - são linhas imaginárias
tangentes, em cada ponto, aos vectores representativos
do campo magnético nesses pontos.
• A densidade das linhas de campo é maior nas zonas onde o
campo é mais intenso.
• As linhas de campo nunca se cruzam.
• Ao conjunto das linhas de campo dá-se o nome de espectro
magnético.
B
Linhas de campo de um campo magnético
• O campo magnético é caracterizado, em cada ponto, por um
vector campo magnético, , também designado por
densidade de fluxo magnético, que é tangente, em cada
ponto, às linhas de campo; estas orientam-se no mesmo
sentido do campo magnético.
B
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Experiência de Oersted
• A experiência de Oersted prova que uma corrente eléctrica
produz um campo magnético, tal como um íman.
Hans Christian Oersted
(1777 - 1851)
dinamarquês
Campo magnético criado por um condutor
rectilíneo
• O campo magnético criado por um condutor rectilíneo e
muito extenso, quando percorrido por uma corrente eléctrica
estacionária, tem simetria cilíndrica.
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Regras para determinar o sentido do campo
• O sentido do campo magnético pode ser determinado por
qualquer uma das regras práticas:
A - Regra dos dedos da mão direita;
B - Regra do saca-rolhas de Maxwell;
C - Regra do observador de Ampère.
Linhas de campo de um campo magnético
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A História do electromagnetismo por marcos
importantes
Quando um íman se move no interior de uma
bobina/solenóide ou numa espira condutora,
ligadas a um galvanómetro, este detecta a
passagem de corrente eléctrica – corrente de
indução.
A passagem de corrente na
bobina ou na espira condutora é
devida ao fluxo de linhas de
campo que atravessam a
superfície delimitada pela espira.
M. Faraday – campos magnéticos podem gerar
correntes em circuitos.
Corrente eléctrica induzida
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Corrente eléctrica induzida
Estes efeitos traduzem-se por uma grandeza física:
fluxo magnético, F, que também está relacionado com o
número de linhas de campo que atravessam determinada
área.
Corrente eléctrica induzida
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Para definir fluxo magnético, Fm, considera-se uma região do
espaço onde existe um campo magnético uniforme, .B
Fm = |B| A cos q
A superfície da área mergulhada na
região do campo magnético.
|B| intensidade do campo magnético.
cos q co-seno do ângulo formado pela direcção
do vector campo magnético e pela direcção
perpendicular à superfície.
Fluxo magnético
Fluxo magnético
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Fluxo magnético
Indução electromagnética por movimento de um íman no interior
de uma bobina/solenóide.
Corrente eléctrica induzida
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Indução electromagnética por acção de um campo magnético
criado por uma bobina/solenóide (I).
Corrente eléctrica induzida
Indução electromagnética por acção de um campo magnético criado
por uma bobina/solenóide (II).
Corrente eléctrica induzida
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A f.e.m. induzida, ei , numa espira de um condutor
metálico é igual, em módulo, à taxa de variação temporal
do fluxo magnético que atravessa a espira.
t
F
m
ie
A f.e.m. induzida num circuito, atravessado por um fluxo
magnético variável, é directamente proporcional ao módulo
da variação do fluxo magnético e inversamente
proporcional ao intervalo de tempo durante o qual decorre
essa variação.
Lei de Faraday
ALTERNADORES
e
GERADORES DE CORRENTE CONTÍNUA
A indução electromagnética transformadora
de energia
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As descobertas de Faraday foram o
primeiro passo para desenvolvimentos
que facilitam e dão maior qualidade à
vida actual.
Estudos desenvolvidos sobre os
trabalhos deste cientista permitiram
chegar à conclusão de que a indução
electromagnética pode transformar
energia mecânica em energia
eléctrica. Esta transformação faz-se a
partir de máquinas – os geradores de
indução – que podem ser de dois
tipos: alternadores e geradores de
corrente contínua.
A indução electromagnética transformadora
de energia
A indução electromagnética transformadora
de energia
