Indução eletromagnética

Uma usina hidrelétrica funciona a partir do princípio da indução eletromagnética, que estabelece uma relação entre um corpo magnetizado oscilando próximo a uma bobina.

Indução eletromagnética é o fenômeno físico no qual a oscilação de um ímã próximo a uma bobina induz uma corrente elétrica. Sendo assim, esse fenômeno é explicado pela Lei de Faraday. Acompanhe, a seguir, mais informações sobre o assunto:

O que é a indução eletromagnética

Quando há um ímã ou qualquer outro ente magnético oscilando próximo a uma bobina, ocorre a indução de corrente elétrica. Esse fenômeno é conhecido como indução eletromagnética. Isto é, esse fenômeno é capaz de produzir uma força eletromotriz induzida em um fio condutor.

A indução eletromagnética possui diversas aplicações. Por exemplo: a produção de energia elétrica e os transformadores.

História da indução eletromagnética

Ao contrário do que se acredita, Hans Christian Oersted previu, em 1812, que um fio com corrente elétrica poderia gerar um efeito magnético. Isto é, a observação não foi acidental. Então, no ano de 1820, Oersted realizou um experimento na qual aproximou um fio condutor de uma bússola. Com isso, ele percebeu a deflexão da agulha da bússola.

Essa observação fez com que boa parte da comunidade científica tentasse explicar o ocorrido. Dentre as pessoas que tentaram explicar o experimento de Oersted, estavam André-Marie Ampère, Hans Christian Oersted, Jean-Baptiste Biot, Felix Savart e Michael Faraday.

Durante suas pesquisas para explicar o experimento de Oersted, Michael Faraday (1791-1867) supôs que a interação entre a corrente elétrica e a bússola aconteceria por meio de linhas de força que se manifestariam ao redor do fio. Então, em 1831, Faraday postulou a indução eletromagnética. Assim, as concepções de Faraday ficaram conhecidas como Lei de Faraday.

Lei de Faraday

A Lei de Faraday também é conhecida como Lei de Faraday-Neumann-Lenz, devido à contribuição de outros cientistas para a consolidação dessa lei. Ela postula que a variação temporal do fluxo magnético induz uma força eletromotriz.

  • ε: força eletromotriz induzida (V)
  • ΔΦ: variação do fluxo magnético (Wb)
  • Δt: intervalo de tempo (s)

A unidade de fluxo magnético é o weber, a qual tem o nome dado em homenagem a Wilhelm E. Weber. Este, curiosamente, nunca admitiu a existência de campos eletromagnéticos em suas pesquisas. Consequentemente, Weber nunca admitiu a existência de um fluxo magnético.

Lei de Lenz

A Lei de Lenz é uma lei qualitativa, ou seja, ela não possui fórmula. Dessa forma, com a Lei de Lenz, é possível descrever qualitativamente o comportamento da corrente induzida, porém não se estabelece uma magnitude.

Eletromagnetismo

A lei de Lenz e seus fenômenos são previstos pelo eletromagnetismo clássico, que foi postulado por James Clerk Maxwell. Por conta disso, a relação entre a indução eletromagnética e o eletromagnetismo é a de que o fenômeno físico faz parte do que é previsto e postulado pela teoria eletromagnética padrão.

Aplicações da indução eletromagnética

A indução eletromagnética pode ser aplicada em diversas áreas da tecnologia. Muitas dessas áreas são responsáveis pela vida contemporânea e nosso conforto. Acompanhe:

Usinas hidrelétricas

Desenho esquemático de uma usina hidrelétrica. Fonte: Wikimedia

De maneira resumida, as turbinas das usinas hidrelétricas funcionam como ímãs que giram a velocidades muito altas. Dessa forma, com a ação da água, ocorre a produção de energia elétrica.

Transformadores

Transformador desmontado. Fonte: Wikimedia

Os transformadores funcionam a partir da indução de correntes elétricas nos enrolamentos primários e secundários. Assim, a variação do campo magnético em um dos enrolamentos faz aumentar ou diminuir a força eletromotriz produzida no segundo enrolamento.

Motor elétrico

Motor elétrico desmontado. Fonte: Wikimedia

A produção do campo magnético das bobinas no rotor faz com que elas interajam com outros ímãs presentes no motor. Assim, o motor elétrico converte a energia elétrica em energia mecânica.

Existem diversas outras aplicações da indução eletromagnética. Por exemplo, o dínamo ou o alternador, presente em veículos.

Vídeos sobre indução eletromagnética

Selecionamos vídeos para você aprofundar ainda mais seu conhecimento sobre indução eletromagnética. Confira a seguir:

Lei de Lenz e indução eletromagnética

O professor Marcelo Boaro explica a relação entre a Lei de Lenz e a indução eletromagnética. Esse assunto é muito cobrado em avaliações de grande escala, como vestibular e Enem. Então, ao fim do vídeo, Boaro resolve um exercício de aplicação.

Freio eletromagnético

O professor Claudio Furukawa realiza um experimento sobre indução eletromagnética: o freio eletromagnético. Por ser um experimento com materiais de fácil acesso, é possível reproduzi-lo em feiras de ciências.

Como funciona uma usina hidrelétrica

O Manual do Mundo visitou a maior usina hidrelétrica do mundo: a usina de Itaipu, no Paraná. Nesse vídeo, Iberê Thenório mostra como é a usina por dentro e como a energia elétrica é gerada a partir do princípio da indução eletromagnética.

Para saber mais sobre a interpretação qualitativa e quantitativa da força eletromotriz induzida, veja também nosso conteúdo sobre a Lei de Lenz!

Referências

Análise da Lei de Biot-Savart em comparação com a força entre elementos de corrente de Ampère (2017) – Hugo Shigueo Tanaka dos Santos / Disponível em: https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/2175-7941.2017v34n3p864. Acesso em: 18 fev. 2021
Eletrodinâmica de Weber (1996) – André Koch Torres de Assis
Física III – Eletricidade e magnetismo (2016) – Hugh D. Young

Hugo Shigueo Tanaka
Por Hugo Shigueo Tanaka

Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).

Como referenciar este conteúdo

Tanaka, Hugo Shigueo. Indução eletromagnética. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/inducao-eletromagnetica. Acesso em: 17 de April de 2021.

Exercícios resolvidos

1. [Enem]

As redes de alta tensão para a transmissão de energia elétrica geram campo magnético variável o suficiente para induzir corrente elétrica no arame de cercas. Tanto os animais quanto os funcionários das propriedades rurais ou das concessionárias de energia devem ter muito cuidado ao se aproximarem de uma cerca quando ela estiver próxima a uma rede de alta tensão, pois, se tocarem no arame da cerca, poderão sofrer choque elétrico.

Para minimizar esse tipo de problema, deve-se:

a) fazer o aterramento dos arames da cerca.
b) acrescentar fusível de segurança na cerca.
c) realizar o aterramento da rede de alta tensão.
d) instalar fusível de segurança na rede de alta tensão.
e) utilizar fios encapados com isolante na rede de alta tensão.

Alternativa correta: A

Para que se minimize o problema do choque elétrico após o contato com a cerca, ela deve estar aterrada de modo a se evitar o acúmulo de cargas elétricas sobre seus arames.

2. [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 a variação de

a) campo elétrico
b) resistência elétrica
c) capacitância elétrica
d) temperatura
e) fluxo magnético

Alternativa correta: E

Para que haja a indução eletromagnética, é necessário que haja a variação do fluxo do campo magnético entre os condutores. Isso deve acontecer por meio de um movimento relativo entre o ímã e o enrolamento elétrico.

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