A indução eletromagnética é a junção entre o magnetismo e a eletricidade, quando um material condutor é imerso em um campo magnético já existente. A descoberta desse conceito foi crucial para o desenvolvimento de dispositivos como transformadores de tensão elétrica, máquinas elétricas, entre outras aplicações.
Continue lendo este artigo para compreender a interação que ocorre entre o campo magnético criado por ímãs, com os campos elétricos, a corrente elétrica e as diferenças de potenciais.
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O que é indução eletromagnética?
A indução eletromagnética é o conceito que trata sobre a variação do fluxo magnético em uma determinada área, o que gera uma diferença de potencial (força eletromotriz induzida) e também uma corrente elétrica.
Essas ideias foram desenvolvidas por Michael Faraday, em 1831. Por meio de experimentos, o estudioso percebeu o surgimento de eletricidade quando os materiais condutores passam por campos magnéticos pré existentes.
Anteriormente a ele, o pesquisador Hans Christian Oersted observou que, por exemplo, quando uma corrente elétrica de um material condutor é aproximada de uma bússola, a direção da agulha é alterada.
Segundo a Lei de Faraday, atualmente, sabemos que isso acontece devido ao surgimento de um novo campo magnético próximo à corrente elétrica do condutor. Isso altera a direção agulha, que agora sofre influência de duas diferentes linhas de campo.
Depois de descobertos os fenômenos que embasavam as interações entre a eletricidade e o magnetismo, o estudioso russo Heinrich Lenz fez uma importante constatação a respeito da indução eletromagnética: o sentido da corrente elétrica induzida pela variação de fluxo magnético será sempre oposto ao sentido dessa variação, como abordaremos adiante.
Fórmula da indução eletromagnética
Atualmente, a fórmula que melhor descreve a indução eletromagnética é a Lei de Faraday-Lenz:
ε = – ΔΦ / Δt
- ε é a força eletromotriz induzida (também chamada de diferença de potencial), medida em V, volts;
- ΔΦ representa a variação do fluxo magnético no tempo em questão, de maneira que: ΔΦ = Φf – Φi;
- Δt é a variação do tempo no momento observada, medida em segundos; e
- O sinal negativo que aparece no início da fórmula indica a inversão de sentido que ocorre na lei de Faraday complementada pelas ideias de Lenz.
Um enunciado que descreve o fenômeno da indução eletromagnética é: quando ocorre variação do fluxo magnético existente em uma área, devido a presença de um material condutor, é porque surgiu, nesse meio, uma força eletromotriz e uma corrente elétrica induzidas.
O que é fluxo magnético?
O fluxo magnético (Φ) é uma grandeza física que trata sobre a quantidade de linhas de campo presentes em uma determinada área (A). A angulação dessas linhas(θ) e a intensidade do campo magnético (B) também são consideradas, como mostra a fórmula a seguir:
Φ = A.B.cos (θ)
- A é a área, em m2 (metro quadrado)
- B representa a intensidade do campo magnético, medida em T (Tesla)
- Como vimos, Φ é o fluxo magnético, mensurado em Wb (Weber), ou mesmo em T.m2.
O que é levado em conta na fórmula da indução eletromagnética é a variação do fluxo magnético. Esse conceito diz respeito à mudança do número de linhas de campo em uma área.
Por exemplo, ao aproximar uma espira de material condutor a um ímã, aumenta-se a quantidade de linhas de campo que estão dentro da área em questão. Essa alteração indica uma variação do Φ.
Para te ajudar na compreensão dessas ideias, é importante lembrar que as linhas de campo magnético parte do polo norte do ímã, em direção ao polo sul, atravessando toda a extensão do ímã por dentro.
Esse trajeto curvado do campo magnético permite que, quanto mais próximo do ímã, maior a quantidade de linhas de campo e maior o fluxo magnético. Ao mesmo tempo, quando nos afastamos do ímã, sua influência magnética é cada vez menor.
Lei de Lenz e direção da corrente elétrica
Como já foi citado, a lei de Lenz traz a noção do sentido para a corrente elétrica induzida. O pesquisador percebeu que, o trabalho da indução eletromagnética é tentar equilibrar as alterações que estão acontecendo naquele campo magnético.
Ou seja, quando ocorre aumento do fluxo magnético, a indução eletromagnética surge como uma corrente elétrica induzida que produz um campo magnético de sentido oposto para tentar diminuir o Φ daquela área.
Por outro lado, se o fluxo magnético está diminuindo, a corrente induzida cria um campo magnético de mesmo sentido, que aumentará o fluxo magnético na área em questão.
Qual o sentido da corrente induzida?
O sentido da corrente induzida que surge durante a indução eletromagnética é dado pela regra da mão direita. Nessa ideia, o dedo polegar deve apontar no mesmo sentido que a corrente elétrica, enquanto os outros quatro dedos envolverão o sentido vetorial do campo magnético B.
Aplicações da indução eletromagnética
A indução eletromagnética possui diversas aplicações no dia a dia, e foi importante para o desenvolvimento de grandes máquinas. Atualmente, as usinas que produzem eletricidade utilizam, em grande escala, dispositivos de indução.
Transformadores de tensão elétrica possuem enrolamentos de materiais condutores, que produzem campos magnéticos oscilantes e assim podem alterar a força eletromotriz e a corrente induzida. Eles são usados, por exemplo, quando uma residência está instalada em uma voltagem diferente do aparelho que será utilizado.
Motores elétricos também partem do princípio da indução eletromagnética para realizar rotações e assim gerar energia mecânica a partir de energia elétrica.
Questões do Enem sobre indução eletromagnética
Vamos treinar seu conhecimento sobre indução eletromagnética com questões? Resolva o exercício e depois confira a resposta proposta pelo Estratégia Vestibulares!
ENEM 2018
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: http://eletronicos.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.
A onda de rádio é um tipo de onda eletromagnética, ou seja, possui campo magnético. Sabemos que a aproximação entre um material condutor (bobina) e um campo magnético resulta no fenômeno da indução eletromagnética, quando surge uma corrente elétrica induzida, conforme aponta a alternativa C.
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