Indução eletromagnética: o que é, resumo, experiências e aplicações!
Existem diversos fenômenos físicos com aplicações muito úteis na prática. No campo do eletromagnetismo, isso é ainda mais abrangente, uma vez que vários conceitos fazem parte do dia a dia das pessoas.
Neste post, vamos falar tudo sobre um desses fenômenos: a indução eletromagnética, um dos temas bastante cobrados no Enem. Continue lendo para saber o que é, quais experiências podem ser feitas e como a indução pode ser aplicada!
O que é indução eletromagnética?
Indução eletromagnética é um fenômeno da Física que está relacionado ao surgimento de uma corrente elétrica por meio de um condutor, imerso em um já existente campo magnético, no momento em que se dá a variação do fluxo que atravessa tal campo.
No ano de 1820, o físico Hans Christian Oersted observou que, ao passar uma corrente elétrica em um condutor, o mesmo mudava a direção da agulha de uma bússola. Essa foi a primeira constatação do que mais tarde viria a ser conhecido como eletromagnetismo.
A partir de então, vários cientistas passaram a experimentar e realizar investigações profundas da conexão existente entre os fenômenos em campos elétricos e os fenômenos magnéticos.
A ideia era, principalmente, descobrir se a recíproca também era verdadeira. Ou seja, se fenômenos magnéticos poderiam gerar uma corrente elétrica. Dessa forma, no ano de 1831, o físico londrino Michael Faraday descobriu, em suas experiências, o fenômeno e os efeitos da indução eletromagnética.
Desse momento em diante, a Lei de Faraday e a Lei de Lenz (que faz referência ao físico russo Heinrich Lenz) se tornaram os mandamentos fundamentais do eletromagnetismo, explicando e determinando os efeitos da indução eletromagnética.
Aquecimento por indução eletromagnética
O aquecimento por indução eletromagnética é um fenômeno muito utilizado para o endurecimento ou o amolecimento de metais e quaisquer outros materiais condutores de energia elétrica.
O aquecedor por indução é composto por uma bobina eletroímã, sendo que através da mesma é passada uma corrente alternada de alta frequência, responsável pela geração de calor. A indução da corrente leva os elétrons a se movimentarem com grande velocidade, aquecendo o material a cerca de 1200 ºC.
Experiências de Faraday
Após observar o fenômeno do eletromagnetismo pela primeira vez, Faraday passou a realizar uma série de experimentos em busca do melhor entendimento dos efeitos eletromagnéticos.
Em uma das experiências mais conhecidas, Faraday utilizou um anel de ferro, enrolando um fio de cobre em uma metade da peça e outro pedaço de fio de cobre na outra metade. O primeiro filamento foi ligado a uma bateria. Já o segundo foi conectado a um outro pedaço de fio, passando-o por uma bússola estrategicamente posicionada a uma certa distância do anel.
Ao ligar a bateria, Faraday percebeu que a agulha da bússola mudava de direção. O mesmo acontecia no exato momento em que o cientista desligava a conexão com a bateria. Entretanto, a constância da corrente no sistema não produzia nenhum movimento na bússola.
Dessa forma, Faraday deduziu que uma corrente elétrica podia induzir uma corrente em um outro material condutor. Contudo, ainda não era possível dizer se os mesmos efeitos aconteceriam ao utilizar ímãs permanentes no lugar dos eletroímãs.
Assim, Faraday reproduziu o experimento movimentando um ímã de forma cilíndrica dentro de uma bobina ligada a um galvanômetro. Percebeu, então, que esse movimento produzia uma perturbação na agulha do aparelho.
Faraday concluiu, a partir dessas observações e experimentos, que o movimento de um ímã é responsável pela geração de corrente elétrica em um condutor, descobrindo assim o que hoje é conhecido como indução eletromagnética.
Leis de Faraday e de Lenz
As observações de Faraday e, mais tarde, de Lenz deram origem ao que conhecemos como as leis do eletromagnetismo.
Lei de Faraday
Após observar e estudar os resultados encontrados em suas experiências, Faraday formulou uma lei que explicava o fenômeno da indução eletromagnética, ficando conhecida como Lei de Faraday.
A lei, em sua versão mais conhecida, enuncia que: “a força eletromotriz induzida em qualquer circuito fechado é igual ao negativo da variação do fluxo magnético com o tempo na área delimitada pelo circuito”.
Lei de Faraday: fórmula
A Lei de Faraday pode ser expressa, matematicamente, por meio da fórmula:
ε = – ΔΦ/Δt
Sendo que:
- ε: força eletromotriz induzida (V)
- ΔΦ: variação do fluxo magnético (Wb)
- Δt: intervalo de tempo (s)
Lei de Lenz
A partir da observação de resultados de seus próprios experimentos acerca da indução eletromagnética, Heinrich Lenz constatou que a corrente induzida tem sentido oposto ao da variação do campo magnético responsável pela sua geração.
Essa constatação corrigiu o problema de Faraday, que não conseguiu determinar com clareza como ocorria a variação de sentido da corrente induzida. A Lei de Lenz enuncia, então, que o sentido da corrente induzida é tal que o campo produzido por ela se opõe à variação do fluxo magnético que a produziu.
Dessa forma, Lenz concluiu que:
- havendo diminuição do fluxo magnético, a corrente elétrica induzida criará um campo magnético de mesmo sentido do fluxo;
- havendo aumento do fluxo magnético, a corrente elétrica induzida criará um campo magnético com sentido oposto ao do fluxo.
Matematicamente, se ΔΦ for positivo, a corrente induzida terá sentido anti-horário. Já se ΔΦ for negativo, a corrente induzida terá sentido horário.
Aplicações da indução eletromagnética
O descobrimento da indução eletromagnética levou a uma série de aplicações práticas. Podemos destacar aqui duas das mais importantes: os geradores de corrente alternada e os transformadores.
Geradores de corrente alternada
Os geradores são aplicados na geração de energia elétrica, possibilitando a produção de energia em grande escala, como em usinas hidrelétricas. Nelas, a produção energética acontece por meio da energia mecânica produzida pela rotação de um eixo quando da passagem da água pelo canal.
As pás da turbina desse eixo são ligadas ao gerador de corrente alternada, levando à geração de eletricidade. Nesse caso, a corrente elétrica produzida é alternada, de sentido variável.
Transformadores
Após a produção de energia elétrica nas usinas, ocorre o transporte para os centros de transmissão, que levarão a energia aos consumidores. Entretanto, para que esse transporte aconteça sem muitas perdas, é preciso aumentar a tensão da corrente, evitando o desperdício da energia gerada.
Ao chegar aos centros de transmissão, essa corrente precisa ter sua tensão reduzida. E esse processo é realizado pelos transformadores, que nada mais são que dispositivos responsáveis pela alteração da tensão de uma corrente alternada.
Agora você já sabe o que é indução eletromagnética e que esse é o tema de muitas questões da prova de Ciências da Natureza no Enem. Essa descoberta trouxe para o mundo uma série de avanços, possibilitando várias aplicações importantes que resultaram em grandes descobertas tecnológicas anos depois.
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