A Lei de Faraday

Durante experimentos, Michael Faraday, Joseph Henry e outros cientistas descobriram que o fluxo magnético através de uma superfície limitada por um fio pode ser variado, uma força eletromotriz igual em magnitude à taxa de variação do fluxo é induzida no fio.

O fluxo magnético é obtido através da presença de um campo magnético de indução atuando sobre a superfície de uma área plana de forma vetorial. Considerando ideias de superfícies como a do anel, leva-se em conta o número de voltas do fio, pois cada volta vai gera seu fluxo, calculado através de um campo elétrico através da superfície. Definindo o sentido do fluxo como normal positivo de um vetor, a letra φ (fi) como fluxo magnético sendo produto da área da superfície sujeita ao processo, a indução magnética, o número de voltas do fio e o cosseno do ângulo formado, temos a seguinte fórmula matemática:

                                                               

                                                                             Φm = NBAcosθ


Figura 1: Ilustração que descreve como age o campo magnético através da superfície.

Fonte: < https://www.resumoescolar.com.br/fisica/fluxo-magnetico/ >

                  

Observando que há um campo magnético devido a um imã permanente, a intensidade desse campo pode ser aumentada ou diminuída aproximando ou afastando o imã da superfície. Da mesma forma, se o campo magnético existe devido a corrente de um circuito, a magnitude do campo magnético pode ser aumentada ou diminuída variando a corrente. Além do fluxo através da superfície também pode variar através de alterações no ângulo ϴ, pode-se variar a orientação da superfície e a direção do campo magnético, uma diferença de potencial é criada no circuito, fazendo surgir uma corrente elétrica induzida, conhecida como força eletromotriz  Ԑ e originando a Lei de Faraday.

A lei relaciona a força eletromotriz Ԑ induzida na espira com a taxa de variação do fluxo magnético através desta espira considerando a variação do tempo ao decorrer do processo. 

Dessa forma, a Lei de Faraday define: “O valor da força eletromotriz induzida em uma espira de área A é igual a taxa de variação do fluxo magnético através da espira”. A expressão matemática é escrita da seguinte forma:

                                                                       Ԑ=-dф/dt  

A lei mencionada se relaciona ao projeto a partir do momento, em que temos que criar uma indução magnética através da superfície de um fio de cobre, da mesma forma, o fluxo magnético gerado deve interagir com o material do anel, como descreve a lei. A superfície do anel atua de forma direta na indução do campo magnético, de forma que, o número e a organização dos anéis. A força eletromotriz deve variar observando as diferentes proporções do campo magnético, que variam de acordo com a distância do anel com o fio, com a angulação do ϴ, orientação da superfície e a direção do campo magnético.

 Figura 2: Fio de cobre que será utilizado no protótipo.

Fonte: < http://www.eletroluminar.com.br/cabos-e-fios-de-cobre-nu.html >

Figura 3: Exemplo ilustrativo de como deve acontecer o processo.

Fonte: < http://www.feiradeciencias.com.br/sala13/13_42.asp >

Levando em consideração o fluxo magnético gerado pelo fio e as suas reações aos diferentes materiais, observando da mesma forma, os outros fatores que podem gerar oscilações entre os resultados, deve-se considerar que essa é uma das leis de fundamental importância no desenvolvimento do projeto.

Referências Bibliográficas:

TIPLER, Paul Allen, 1933- Física para cientistas e engenheiros, volume 2: eletricidade e magnetismo, óptica, 6a Edição, Rio de Janeiro, LTC, 2013.

SANTOS, Marco Aurélio da Silva, “Fluxo Magnético e a Lei de Faraday”; Brasil Escola, Disponível em <http://brasilescolauol.com.br/fisica/fluxo-magnetico-lei-faraday.htm>Acesso em 21 de julho de 2017.