Indução eletromagnética

A indução eletromagnética ocorre quando a variação de um campo magnético nas proximidades de um condutor causa-lhe o surgimento de uma força eletromotriz induzida. Ela é descrita qualitativa e matematicamente pela lei de Faraday-Lenz. Esse fenômeno explica o surgimento da força eletromotriz induzida em bobinas condutoras inseridas em regiões dotadas de campo magnético variável, podendo ser essa variação de módulo, direção ou sentido.

De acordo com a lei de Faraday-Lenz, quando uma bobina está inserida em uma região de campo magnético, como quando disposta entre os polos magnéticos de um ímã, ela é continuamente atravessada por certa quantidade de linhas de indução, também conhecidas como linhas de campo magnético. Caso o “número” de linhas de indução mude, uma corrente elétrica surgirá na bobina, dando origem a um campo magnético que se opõe à mudança na quantidade de linhas que atravessam essa bobina.

Fluxo magnético

A quantidade de linhas de campo magnético (também conhecidas como linhas de indução) que atravessam a área de um condutor é chamada de fluxo magnético. Trata-se de uma grandeza escalar, medida em weber (Wb), que depende de fatores como a intensidade do campo magnético, a área do condutor e o ângulo formado entre as linhas de campo magnético e a direção normal à área do condutor.

A fórmula usada para o cálculo do fluxo magnético é a seguinte:

Φ – fluxo magnético (Wb ou T/s)

B – campo magnético (T)

A – área do condutor (m²)

θ – ângulo formado entre o campo magnético e a direção normal à área A (º)

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Força eletromotriz induzida (fem)

A força eletromotriz induzida (fem) é, na verdade, um potencial elétrico dinâmico. Esse potencial elétrico, medido em volts (V), surge para compensar a variação do fluxo de campo magnético que atravessa algum condutor. Portanto, nos condutores, o surgimento da fem é acompanhado pelo estabelecimento de uma corrente elétrica induzida.

A força eletromotriz induzida é igual à variação do fluxo magnético em relação a um certo intervalo de tempo. Observe:

ε - força eletromotriz induzida (V)

ΔΦ = Φ_F - Φ_i – variação de fluxo magnético (Wb)

Sentido da corrente elétrica induzida

O sentido da corrente elétrica induzida, em uma espira, depende da variação do fluxo magnético sobre ela. Caso o polo magnético norte de um imã esteja apontado para a espira e esse ímã aproxime-se, por exemplo, a espira produzirá um campo magnético norte para se opor à tal variação. Nesse caso, a corrente elétrica terá o seu sentido de circulação determinado pela regra da mão direita: apontamos o polegar no sentido do campo magnético e, em seguida, fechamos os dedos da mão direita. O sentido do fechamento dos dedos indica o sentido da corrente elétrica. A figura a seguir ilustra a situação descrita:

Exercícios sobre indução eletromagnética

Questão 1 - (UPF) A indução eletromagnética é um fenômeno que se encontra presente em diversos equipamentos que utilizamos cotidianamente. Ela é utilizada para gerar energia elétrica e seu princípio físico consiste no aparecimento de uma força eletromotriz entre os extremos de um fio condutor. Para que essa força eletromotriz surja, é necessário haver variação de

a) campo elétrico.

b) resistência elétrica.

c) capacitância elétrica.

d) temperatura.

e) fluxo magnético.

Gabarito: letra E. De acordo com a lei de Faraday, para que surja uma força eletromotriz, é necessário que ocorra uma variação no fluxo de campo magnético.

Questão 2 - (Enem) A tecnologia de comunicação da etiqueta RFID (chamada de etiqueta inteligente) é usada há anos para rastrear gado, vagões de trem, bagagem aérea e carros nos pedágios. Um modelo mais barato dessas etiquetas pode funcionar sem baterias e é constituído por três componentes: um microprocessador de silício; uma bobina de metal, feita de cobre ou de alumínio, que é enrolada em um padrão circular; e um encapsulador, que é um material de vidro ou polímero envolvendo o microprocessador e a bobina. Na presença de um campo de radiofrequência gerado pelo leitor, a etiqueta transmite sinais. A distância de leitura é determinada pelo tamanho da bobina e pela potência da onda de rádio emitida pelo leitor. Disponível em: https://eleletronicos.hsw.uol.com.br. Acesso em: 27 fev. 2012 (adaptado).

A etiqueta funciona sem pilhas porque o campo

a) elétrico da onda de rádio agita elétrons da bobina.

b) elétrico da onda de rádio cria uma tensão na bobina.

c) magnético da onda de rádio induz corrente na bobina.

d) magnético da onda de rádio aquece os fios da bobina.

e) magnético da onda de rádio diminui a ressonância no interior da bobina.

Gabarito: letra C. O campo magnético variável que atinge a bobina induz o surgimento de uma força eletromotriz, que, por sua vez, favorece o estabelecimento de uma corrente elétrica.