A lei da indução eletromagnética de Faraday indica que a tensão induzida em um circuito fechado é diretamente proporcional à velocidade com que varia o fluxo magnético que cruza qualquer superfície com o circuito como uma borda.
A lei leva o nome do físico e químico que a desenvolveu, Michael Faraday.
Em seu desenvolvimento, Michael Faraday baseou-se no princípio da conservação de energia. A hipótese de Faraday era que se o fluxo de uma corrente elétrica pudesse gerar um campo magnético, também seria possível que o campo magnético pudesse produzir uma corrente elétrica.
Fórmula da lei de indução de Faraday
A fórmula a seguir define a relação entre a variação do fluxo magnético que passa por uma superfície S, que é fechada pelo contorno C, e o campo elétrico ao longo do mesmo contorno:
Onde
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E representa o campo elétrico.
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B é a densidade do fluxo magnético.
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dl é um elemento infinitesimal do contorno C.
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dA é o elemento diferencial da superfície S.
Com a regra da mão direita podemos saber as direções dos contornos C e de dA.
No caso de uma bobina indutora com N voltas do fio elétrico, ela dá N voltas, temos a seguinte fórmula:
Onde
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ε é a força eletromotriz induzida (fem)
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dΦ / dt é a taxa de variação ao longo do tempo do fluxo magnético Φ.
O sinal negativo da fórmula e a direção da força eletromotriz foram introduzidos pela lei de Lenz.
A lei da indução de Faraday foi a última lei a ser adicionada às equações de Maxwell
Exemplos de aplicações da lei de Faraday na vida diária
Aqui estão alguns exemplos da aplicação da lei de Faraday.
Gerador elétrico
Os geradores elétricos convertem a energia cinética rotacional em eletricidade, girando um ímã chamado rotor. O rotor gira em torno de bobinas fixas, gerando um campo magnético variável que induz uma corrente elétrica.
Dependendo da configuração, o gerador de corrente pode ser corrente contínua, corrente alternada ou trifásico.
Motor elétrico
O motor elétrico funciona no sentido inverso do gerador. Em um motor elétrico, uma corrente é aplicada a um eletroímã que gera um campo magnético. Este campo interage com o ímã do rotor fazendo com que ele gire.
Freio magnético
Um freio magnético funciona conectando um eletroímã a um disco de metal.
Para ativar o freio, circulamos uma corrente através do eletroímã e o ativamos. A corrente elétrica gera um campo magnético no disco. O campo magnético induz as chamadas correntes parasitas pela lei de Faraday.
As correntes parasitas são afetadas pelo efeito Joule e liberam calor, que é a energia proveniente da energia cinética do disco. Ao reduzir a energia cinética, o disco fica mais lento.
Fogões de indução
Um fogão de indução também funciona pela lei de Joule, gerando correntes parasitas. Um ímã em espiral é colocado sob a placa de vitrocerâmica. Colocar um recipiente de metal na placa ativa o ímã, induzindo correntes parasitas e, portanto, calor.
