Lembra de quando estudamos que corrente elétrica gera campo magnético? Neste tópico, estudaremos justamente a relação inversa! Como um campo magnético pode gerar corrente elétrica! Para isso, vamos começar estudando alguns novos conceitos. Preparados?
Fluxo Magnético (Φ)
Nossa primeira reação ao ler “fluxo magnético” é de susto, certo? Se o nome já é complicado, imagina o significado! Que nada! Vamos juntos entender isso!
Imagine que você tem um ímã. Já estudamos que existem linhas de Campo Magnético em torno dos ímãs, lembra? Agora, imagine que você coloca um anel (sim, esse mesmo de usar no dedo!) ao lado do polo Norte deste ímã – também poderia ser o Sul! Como as linhas de campo entram neste polo e o anel está próximo dele, existirão linhas de campo passando por dentro do anel, certo? Isto é o fluxo magnético! Ele representa a medida de quanto o campo magnético atravessa uma superfície (neste caso, o anel); em outras palavras, ele mede a quantidade de linhas de campo magnético que passam por dentro desta superfície.
Agora você pode estar pensando: “Como eu vou mensurar essa quantidade de Campo Magnético?” e “Que unidade vou usar para isto?”. Não precisa se preocupar, alguém já pensou nisso por nós! A unidade utilizada nesta medida é o weber (Wb).
Muito importante! A corrente induzida em um circuito fechado tem seu sentido bem definido: ela se move de modo a originar oposição à mudança do fluxo sob a espira.
Força Eletromotriz Induzida – Lei de Faraday
Por qual motivo estudamos o fluxo magnético? Onde e como iremos utilizar isso? Como é utilizado na “vida real”? Certamente você deve ter se perguntado alguma dessas coisas, não é? Bem, descobriremos as respostas para todas elas através do estudo da Lei de Faraday!
Essa lei nos diz que, quando o fluxo magnético varia, surge no espaço uma força eletromotriz, originando uma corrente elétrica induzida. Este fenômeno é denominado indução eletromagnética e foi observado inicialmente por Michael Faraday.
Imagine um ímã se aproximando de uma espira. Quanto mais perto desta espira, maior o campo magnético que passará por ela, certo? Parece confuso? Se liga nessa imagem aqui embaixo, ela vai ajudar!
Se há o aumento do campo magnético, isso também significa que há variação de fluxo magnético por dentro da espira. Essa é a grande sacada do problema! Além disso, se há variação de fluxo magnético dentro da espira, também existirá uma corrente nela! A Lei de Faraday nos diz isso!
Vamos resumir tudo isso! Pense que existe uma lâmpada incandescente ligada à espira; quando um ímã se aproxima da espira, ocorre uma variação do fluxo magnético dentro da espira e, consequentemente, uma corrente induzida é gerada e a lâmpada deve acender!
Como nada é perfeito, a Lei de Faraday não nos permite encontrar diretamente essa corrente induzida, mas nos ajuda muito nisto. Ela estabelece o valor da força eletromotriz (f.e.m.) induzida, responsável pelo surgimento desta corrente elétrica; essa força eletromotriz é dada pela variação do fluxo magnético em um determinado tempo. Podemos escrever isso matematicamente da seguinte forma:
LEMBRE-SE! “Força Eletromotriz”, apesar do nome, não é uma força!
Sentido da Corrente Induzida – Lei de Lenz
Você pode ter ficado impressionado e pensando como Faraday conseguiu descobrir tudo isso. Mas ainda não terminou! O mais impressionante é que Faraday não determinou só a condição para o surgimento de uma corrente elétrica induzida, também determinou o sentido dessa corrente gerada. Este sentido pode ser determinado por uma regra muito simples, conhecida como Lei de Lenz, que afirma o seguinte:
“A corrente induzida em um circuito aparece sempre com um sentido tal que o campo magnético que ele cria tende a contrariar a variação do fluxo magnético através da espira”.
Na prática, temos um truque para isso! Basta analisar qual polo do ímã está se aproximando ou se afastando. Pense no enunciado da Lei! Como a corrente induzida sempre aparece em oposição à variação do fluxo magnético, podemos imaginar que, se aproximarmos um polo norte ou afastarmos um polo sul, a corrente será gerada no sentido “norte”. Mas, espera aí, como assim no sentido norte? Isso é um truque! Existe uma maneira específica de colocar esse norte na espira: desenhe um N, de norte, exatamente como mostra a figura ao lado; a direção da corrente será exatamente a das flechas no N.
A mesma coisa acontece quando aproximamos um polo sul ou afastamos um polo norte. A corrente será gerada no sentido “sul”, como mostra a imagem a seguir!
