Cursos do Blog - Eletricidade

34ª aula
Voltando ao terceiro fenômeno eletromagnético

Borges e Nicolau

Ao analisarmos o terceiro fenômeno eletromagnético vimos que: quando o fluxo magnético varia na superfície de uma espira, surge na espira uma corrente elétrica denominada corrente elétrica induzida. Estudamos também a Lei de Lenz que permite determinar o sentido da corrente elétrica induzida: o sentido da corrente induzida é tal que, por seus efeitos, opõe-se à causa que lhe deu origem.

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Ao aproximarmos da espira o polo norte do ímã surge na face da espira, voltada ao ímã, um polo que se opõe à aproximação. Trata-se, portanto, de um polo norte. Isto significa que o campo gerado pela corrente induzida está saindo desta face. Pela regra da mão direita número 1 concluímos que a corrente induzida tem sentido anti-horário, vista pelo observador O.

Ao afastarmos da espira o polo norte do ímã surge na face da espira, voltada ao ímã, um polo que se opõe ao afastamento. Trata-se, portanto, de um polo sul. Isto significa que o campo gerado pela corrente induzida está chegando a esta face. Pela regra da mão direita número 1 concluímos que a corrente induzida tem sentido horário, vista pelo observador O.

Vamos apresentar a Lei de Lenz de outro modo. Para isso, observe a situação indicada na figura onde uma espira está imersa num campo magnético B, cuja intensidade varia no decurso do tempo.

A intensidade de B varia no decurso do tempo

O campo magnético B gera um fluxo magnético φ denominado fluxo indutor. A corrente elétrica induzida i gera um fluxo magnético φ' denominado fluxo induzido. A Lei de Lenz pode também ser assim enunciada: o sentido da corrente induzida é tal que origina um fluxo induzido φ' que se opõe à variação do fluxo magnético indutor φ. Deste modo, se φ cresce φ' surge em sentido contrário para se opor ao crescimento de φ. Se φ decresce φ' surge no mesmo sentido para se opor à diminuição de φ. As duas situações estão exemplificadas abaixo:

Se B aumenta, φ aumenta e φ' surge em sentido oposto. Pela regra da mão direita número 1, concluímos que a corrente induzida i tem sentido anti-horário.

Se B diminui, φ diminui e φ' surge no mesmo sentido. Pela regra da mão direita número 1, concluímos que a corrente induzida i tem sentido horário.  

Exercícios básicos

Exercício 1:
Nas figuras o condutor AC, apoiado num condutor dobrado formando a letra C, desloca-se com velocidade v. O conjunto está imerso num campo magnético uniforme B. Nestas condições, a área da espira varia e portanto varia o fluxo magnético φ.

Determine o sentido da corrente elétrica induzida em cada uma das situações abaixo:

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Exercício 2:
Uma espira retangular atravessa uma região na qual existe um campo magnético uniforme B. Determine o sentido da corrente elétrica induzida nos casos:

a) A espira está entrando no campo.

b) A espira desloca-se totalmente imersa no campo.

c) A espira está saindo do campo.

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Exercício 3:
Um condutor retilíneo e uma espira circular situam-se num mesmo plano. O condutor retilíneo é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade I. Determine o sentido da corrente elétrica i induzida na espira nos casos:

a) I cresce com o decorrer do tempo

b) I decresce com o decorrer do tempo.

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Exercício 4:
Uma bateria, uma bobina e uma espira circular, cujo eixo coincide com o da bobina, estão dispostos conforme mostra a figura. Determine o sentido da corrente elétrica induzida no instante em que a chave ch é fechada e no instante em que é aberta. Permanecendo a chave fechada, há corrente induzida na espira?

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Exercícios de Revisão

Revisão/Ex 1:

(UFMG)
Um anel metálico rola sobre uma mesa, passando, sucessivamente, pelas posições P, Q, R e S, como representado na figura. Na região indicada pela parte sombreada na figura, existe um campo magnético uniforme, perpendicular ao plano do anel, representado pelo símbolo B. Considerando-se essa situação, é correto afirmar que, quando o anel passa pelas posições Q, R e S, a corrente elétrica nele:

a) é nula apenas em R e tem sentidos opostos em Q e em S.
b) tem o mesmo sentido em Q, em R e em S.
c) é nula apenas em R e tem o mesmo sentido em Q e em S.
d) tem o mesmo sentido em Q e em S e sentido oposto em R.

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Revisão/Ex 2:

(UFSM–RS)
Na figura, o fio retilíneo e a espira condutora estão no plano horizontal. A corrente induzida na espira tem sentido horário, quando ela:

a) fica em repouso.
b) é deslocada para cima, paralelamente ao fio.
c) é deslocada para baixo, paralelamente ao fio.
d) é deslocada para a esquerda, na horizontal.
e) é deslocada para a direita, na horizontal.

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Revisão/Ex 3:

(UFPI)
As duas espiras de corrente, mostradas na figura, são planas e paralelas entre si. Há uma corrente i₁ na espira I, no sentido mostrado na figura. Se essa corrente está aumentando com o tempo, podemos afirmar corretamente que o sentido da corrente induzida na espira II é:

a) o mesmo de i₁ e as espiras se atraem.
b) contrário ao de i₁ e as espiras se atraem.
c) contrário ao de i₁ e a força entre as espiras é nula.
d) contrário ao de i₁ e as espiras se repelem.
e) o mesmo de i₁ e as espiras se repelem.

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Revisão/Ex 4:

(UFSC)
A figura abaixo representa um condutor colocado sob a ação de um campo magnético constante, com uma barra metálica apoiada sobre o condutor, deslocando-se com velocidade V.

Dadas as afirmativas:

I. O fluxo magnético no interior da espira ABCD está diminuindo, em módulo. 
II. A corrente induzida circula na espira no sentido anti-horário. 
III. A força magnética que atua na barra é perpendicular à velocidade. 

Estão corretas

a) somente I. 
b) somente II. 
c) somente III. 
d) duas delas. 
e) todas.

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b
Desafio: 

As espiras (1) e (2) indicadas abaixo, são condutoras e estão situadas no mesmo plano.

I) No breve intervalo de tempo em que a chave Ch é fechada, surge na espira (2) uma corrente induzida no sentido horário.
 
II) No breve intervalo de tempo em que a chave Ch é aberta, surge na espira (2) uma corrente induzida no sentido anti-horário.
 
III) Abrindo ou fechando a chave Ch, não surge na espira (2) corrente elétrica induzida.
 
Tem-se:
 
a) somente (I) e (II) são corretas
b) somente (I) é correta
c) somente (II) é correta
d) somente (III) é correta
e) todas são incorretas

A resolução será publicada na próxima quarta-feira.

Resolução do desafio anterior:

Uma partícula de massa m e eletrizada com carga elétrica q penetra pelo ponto A de uma região onde existe um campo magnético uniforme de intensidade B₁, descrevendo uma semicircunferência de centro C. Ao atingir o ponto B a partícula penetra no campo magnético uniforme de intensidade B₂ e descreve a semicircunferência de diâmetro CB.

a) a carga elétrica q é positiva ou negativa?
b) qual é a relação B₁/B₂

 

Resolução:

a) a força magnética é centrípeta e, ao penetrar no campo (ponto A), a partícula sofre a ação de uma força orientada para o ponto C.

Pela regra da mão esquerda concluímos que q > 0.
 

b) seja R₁ o raio da semicircunferência descrita no campo B₁ e R₂, no campo B₂.
 

Temos: R₁ = 2R₂ => m.v/IqI.B₁ = 2m.v/IqI.B₂ => B₁/B₂ = 1/2

Respostas: a) positiva; b) 1/2