Exercício 4. A Lei da Indução de Faraday é a base para muitos dispositivos eletromagnéticos.
a) Qual é a forma diferencial e integral da Lei da Indução de Faraday? Qual é o significado do sinal negativo (Lei de Lenz)?
b) Descreva duas aplicações práticas diretas da Lei de Faraday.
c) Um fluxo magnético através de uma espira é dado por
Wb. Calcule a tensão induzida na espira em
.
d) Uma espira condutora quadrada de lado 10 cm está no plano
. Um campo magnético uniforme
atravessa a espira. Calcule a força eletromotriz (FEM) induzida na espira.
a) Qual é a forma diferencial e integral da Lei da Indução de Faraday? Qual é o significado do sinal negativo (Lei de Lenz)?
b) Descreva duas aplicações práticas diretas da Lei de Faraday.
c) Um fluxo magnético através de uma espira é dado por
d) Uma espira condutora quadrada de lado 10 cm está no plano
Passo 1
Resumindo o enunciado: a questão envolve a Lei da Indução de Faraday. No item (a) vamos escrever as formas diferencial e integral e interpretar o sinal negativo (Lei de Lenz). No item (b) vamos citar duas aplicações práticas diretas dessa lei. Nos itens (c) e (d) precisamos calcular a fem induzida em situações em que o fluxo magnético varia com o tempo, usando a relação entre a variação do fluxo e a fem.
Passo 2
A forma diferencial da Lei de Faraday é dada por
e a forma integral é
O sinal negativo expressa a Lei de Lenz: a corrente induzida gera um campo magnético que se opõe à variação do fluxo que a produziu, garantindo conservação de energia e resposta de oposição à mudança.
Passo 3
Duas aplicações práticas diretas da Lei de Faraday são:
- Transformador de potência: varia-se o fluxo no enrolamento primário para induzir tensão no secundário.
- Gerador elétrico (dínamo): rota-se uma espira num campo magnético variável para produzir tensão alternada.
Passo 4
Para o fluxo
Wb, a fem induzida é
Em
s,
Passo 5
A espira quadrada de lado
m tem área
. O fluxo é
A fem induzida é
Resposta
a) Forma diferencial:
forma integral:
e o sinal negativo é a Lei de Lenz (oposição à variação de fluxo).
b) Transformador de potência e gerador elétrico.
c) V.
d) V.
b) Transformador de potência e gerador elétrico.
c)
d)