indução eletromagnética

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RELÁTÓRIO DE AULA PRÁTICA
Ana Cristine Dahmer, Débora Magro, Larissa Ritter
Instituto Federal Catarinense – Campus Concórdia
Professor: Jucimar Peruzzo
Curso: Bacharelado em Engenharia de Alimentos
Disciplina: Física III
Data: 26/06/2017
OBJETIVOS
 Reproduzir o experimento de Oersted.
 Verificar o funcionamento de um eletroímã e de um motor elétrico
primitivo.
 Verificar o fenômeno da indução eletromagnética.
INTRODUÇÃO TEÓRICA
Prática I:
O conceito de polo magnético pode parecer semelhante ao de carga elétrica. A
primeira evidência da relação entre o magnetismo e o movimento de cargas foi
descoberto em 1819 pelo cientista dinamarquês Hans Christian Oersted. Ele verificou
que a agulha de uma bússola era desviada por um fio conduzindo uma corrente
elétrica. O campo magnético 𝑑𝐵⃗ produzido por um elemento de corrente 𝑖𝑑𝑙 é dado
pela lei de Biot-Savart, onde r é a distância do ponto até o fio.
𝑑𝐵⃗ =
𝜇0
4𝜋
𝑖𝑑𝑙 × 𝑟̂
𝑟2
A intensidade de 𝐵⃗ devido à corrente num fio retilíneo longo origina-se da lei de
Biot-Savart, sendo dada por:
𝐵 =
𝜇0
2𝜋𝑟
Prática II:
Um ímã é definido com um objeto capaz de provocar um campo magnético à
sua volta e pode ser natural ou artificial.

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Um ímã natural é feito de minerais com substâncias magnéticas, como por
exemplo, a magnetita, e um ímã artificial é feito de um material sem propriedades
magnéticas, mas que pode adquirir permanente ou instantaneamente características
de um ímã natural. Os ímãs artificiais podem ser ímãs permanentes e eletroímãs.
Um ímã permanente é feito de material capaz de manter as propriedades
magnéticas mesmo após cessar o processo de imantação, estes materiais são
chamados ferromagnéticos.
Os materiais ferromagnéticos são constituídos de um número muito grande de
pequenos ímãs naturais, conhecidos como dipolos magnéticos elementares. Sem a
influência de um campo magnético externo, estes dipolos são todos desalinhados, de
forma que a soma total de seus campos magnéticos é nula. Ao inserirmos um prego,
que é um material ferromagnético, dentro de um solenoide, o campo magnético deste
irá alinhar os dipolos magnéticos fazendo com que campos magnéticos dos dipolos
se somam e resultem em um novo campo magnético devido ao prego.
Um solenoide constitui-se de um fio condutor enrolado de tal modo que forme
uma sequência de espiras em forma de tubo. Se, por ele passar uma corrente elétrica,
gera um campo magnético no sentido perpendicular à uma seção reta do solenoide.
Este arranjo em forma de tubo faz com que apareçam no solenoide polaridades norte
e sul definidas, tal como um ímã natural. O conjunto de um solenoide com um núcleo
de material ferromagnético é chamado de eletroímã. As características dos eletroímãs
dependem da passagem de corrente pelo condutor; ao cessar a passagem de
corrente cessa também a existência do campo magnético.
Prática III:
Os motores elétricos são de grande importância na sociedade contemporânea,
são dispositivos que convergem energia elétrica em energia mecânica de baixo custo,
a maioria dos motores funcionam pelo eletromagnetismo.
Existe uma espira, que gira em torno de um eixo, chamado rotor. O rotor possui
um momento magnético 𝜇 e está situado entre polos opostos de um imã permanente,
existindo um campo magnético 𝐵⃗ que exerce o torque 𝜏 = 𝜇 × 𝐵⃗ sobre o rotor. O
movimento do rotor ocorre devido a uma força magnética, oriunda da interação entre
correntes elétricas e campos magnéticos.

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Prática IV:
Após a descoberta de que a corrente elétrica cria campos magnéticos, os seus
descobridores resolveram pesquisar o fenômeno inverso, isto é, saber se um campo
magnético era capaz de produzir corrente elétrica. Depois de alguns anos, o inglês
Michael Faraday conseguiu provar experimentalmente, este fenômeno foi chamado
de indução eletromagnética.
O fluxo de indução magnética ∅, tem intensidade dada por ∅ = 𝐵𝐴 cos 𝜃 onde
θ é o ângulo entre o campo magnético 𝐵⃗ e a reta normal de sua superfície plana de
área 𝐴, sendo imersa em um campo magnético uniforme.
Quando aproximamos um imã de um solenoide, altera-se o fluxo magnético no
interior do campo, neste momento é criado uma corrente elétrica induzida, que é
chamada de indução eletromagnética. Quando afastamos o imã do solenoide há uma
variação negativa do fluxo magnético, também gerando uma corrente elétrica
induzida. A velocidade do imã influenciará a corrente.
A força eletromotriz ( 𝜀) é mais intensa, quanto mais rápido for a variação do
fluxo magnético (∅), como a força eletromotriz surge a cada volta de um solenoide, o
total da força motriz no circuito á a soma dos valores individuais. Se cada espira sofre
aproximadamente a mesma força eletromotriz temos:
𝜀 = 𝑁
|∆∅|
∆𝑡
Prática v:
Um transformador é constituído por um núcleo, feito de um material altamente
imantável, e duas bobinas com número diferente de espiras isoladas entre si. Não
existe contato elétrico entre as bobinas ou entre uma bobina e o núcleo. Não possui
partes móveis e são capazes de aumentar ou reduzir valores de tensão elétrica nos
circuitos.
A corrente variável no circuito primário gera no secundário um fluxo de indução
magnética variável. Esse fluxo propaga-se pelo núcleo e atinge o circuito secundário,
onde induz uma força eletromagnética também variável.
MATERIAL UTILIZADO
 Uma fonte de baixa tensão.

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 Uma bússola.
 Cabos conectores.
 Uma chave 3 posições (liga, desliga e inverte).
 Um eletroímã.
 Materiais ferromagnéticos.
 Uma chave liga-desliga.
 Um motor elétrico (espira e suporte).
 Um ímã plano.
 Um imã em forma de U (duas hastes paralelas).
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Prática I:
Conectamos o cabo na fonte, em série com chave, colocamos o cabo esticado
sobre a bússola em paralelo à sua agulha e invertemos o sentido da corrente no fio.
Repetiu-se o experimento com ambos os fios (positivo e negativo).
Prática II:
Ligamos o eletroímã à fonte e aproximamos materiais ferromagnéticos variando
a intensidade da corrente que passava pelo eletroímã.
Prática III:
Com cabos, foi realizado uma conexão entre o motor e a fonte, em seguida foi
colocado um imã entre o motor e a espira dando um pequeno impulso na espira para
que entrasse em movimento de rotação. Em seguida foi tirado o imã, e foi aproximado
um outro imã na forma de U, também dando um impulso para que entre em
movimento.
Prática IV:
Conectamos os terminais do solenoide no voltímetro, aproximamos o imã e
observamos o surgimento da força eletromotriz. A força eletromotriz surgiu também
quando mantivemos o imã parado e movimentamos somente o solenoide.
A força eletromotriz no solenoide surge quando ocorre o movimento tanto do
imã como do solenoide pois este movimento faz surgir uma corrente induzida. Só

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conseguimos observar esta corrente se houver o movimento entre o solenoide e o
imã, caso o movimento pare a corrente deixa de existir.
A corrente induzida ocorre a partir do trabalho executado em cada unidade de
carga responsável para produzir a corrente e colocar em movimento os elétrons de
condução, este processo é chamado de força eletromotriz induzida, o processo que
produzirá a corrente e a força eletromotriz é chamado de indução e quanto mais rápido
é o movimento do imã ou do solenoide, maior será a corrente.
Prática v:
Colocamos dois solenoides próximos, o primeiro conectado a uma fonte e a
uma chave liga-desliga; o segundo a um voltímetro. Em seguida abrimos e fechamos
a chave no circuito primário variando a corrente no mesmo.
ANÁLISE DE DADOS
Prática I:
A bússola é um ímã alinhado ao campo magnético da Terra, quando existe a
presença de outro campo magnético há também a mudança em sua orientação. Um
fio conduzindo corrente elétrica gera ao seu redor um campo de indução magnética
cujo o sentido depende do sentido da corrente, fazendo assim a agulha da bússola
oscilar ao passar corrente pelo fio. A direção da oscilação da agulha depende do
sentido da corrente pois diferentes sentidos de correntes geram diferentes sentidos
do campo magnético.
Quando a bússola foi colocada diretamente embaixo do fio positivo o sentido
da oscilação da agulha foi anti-horário e ao inverter o sentido da corrente a agulha
oscilou no sentido oposto, já quando era o fio negativo o sentido da oscilação era
horário e ao inverter o sentido da corrente a oscilação deu-se no sentido oposto.
Prática II:
Um solenoide passa a se comportar como um eletroímã ao passar uma
corrente por ele. Ao alterarmos a intensidade da corrente, a intensidade do ímã alterou
também, quanto maior a intensidade da corrente, maior a intensidade do imã. Quando
ocorreu a passagem de corrente elétrica no condutor, gerou-se um campo magnético

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e, ao aumentarmos a intensidade da corrente, aumentamos também a força do
campo.
Prática III:
A espira funciona como um eletroímã, somente com a fonte ligada nada acontece,
mas quando aproximamos o imã da espira e impulsionamos, ele entra em movimento
de rotação, pela interação do campo magnético gerado pela fonte e o campo
magnético do imã, que passa pelo motor.
Prática IV:
Podemos dizer que com a movimentação de um imã próximo de um solenoide,
em um circuito fechado, é possível produzir uma corrente elétrica e esta corrente
elétrica produzirá um campo magnético, no qual recebe o nome de indução
eletromagnética e a corrente gerada neste processo é chamada de corrente induzida.
Este circuito pode manter a velocidade mais ou menos constante, detectando
as variações da intensidade da corrente na espira.
Prática v:
Ao abrirmos o circuito primário, com a passagem de corrente, foi gerado um
campo magnético,. que produziu um fluxo magnético sobre o circuito secundário.
Quando variâmos a corrente no primeiro circuito, variâmos também o fluxo magnético
sobre o segundo, induzindo assim uma força eletromotriz que foi detectado pelo
voltímetro conectado ao segundo solenoide.
CONCLUSÕES
O eletromagnetismo teve e tem aplicações tanto práticas como tecnológicas
muito importantes, estas aplicações físicas podem ser vistas todos os dias, nos mais
variados equipamentos elétricos e eletrônicos, que não existiriam sem estes estudos.
Com a descoberta do eletromagnetismo, foi possível criar equipamentos
indispensáveis atualmente, como motores elétricos, fornos micro-ondas, cartões
magnéticos, entre outros.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
HALLIDAY, David. Fundamentos da Física, volume 3: Eletromagnetismo.
Tradução e revisão técnica Ronaldo Sérgio de Biasi – Rio de Janeiro: LTC, 2009.
PAUL, Clayton R. Eletromagnetismo para Engenheiros: com Aplicações a
Sistemas Digitais e Interferência Eletromagnética. Trad. Marcelo de F. Guimarães;
Rev. Técnica Paulo Cesar P. Ferrreira. Rio de Janeiro: LTC 2006.
SADIKU, Matthew N. O. Elementos de Eletromagnetismo. Trad. Liane L.
Loder e Jorge A. Lisboa. 3 ed. Porto Alegre: Bookman, 2004.
WENTWORTH, Stuart M. Fundamentos de Eletromagnetismo com
aplicações em engenharia. Trad. Abelardo Podcameni, Gláucio L. Siqueira. Rio de
Janeiro: LTC, 2006.
YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A.. Física III: Eletromagnetismo. 12. ed.
São Paulo: Pearson, 2009.