A Lei de Faraday também conhecida como lei da indução eletromagnética, é uma das equações básicas do eletromagnetismo. Ela prevê como um campo magnético interage com um circuito elétrico para produzir uma força eletromotriz — um fenômeno chamado de indução eletromagnética. Este fenômeno foi descoberto por Michael Faraday que o expressou indicando que a magnitude da tensão induzida é proporcional à variação do fluxo magnético
Segundo Faraday A indução eletromagnética é o fenômeno que origina a produção de uma força eletromotriz (f.e.m. ou tensão) num meio ou corpo exposto a um campo magnético variável, ou também num meio móvel exposto a um campo magnético estático. É assim que, quando o dito corpo é um condutor, produz-se uma corrente induzida.
O valor da força eletromotriz induzida em uma espira de área A é igual à taxa de variação do fluxo magnético através dessa espira. Embora saibamos que a Lei de Faraday nos permite calcular o valor da força eletromotriz induzida, que é responsável pela corrente induzida no circuito, ela não determina o sentido da corrente elétrica. Cabe lembrar que no Sistema Internacional de Unidades (SI) a unidade de medida da força eletromotriz é dada em volts (V).
Vale ressaltar que a Lei de Faraday explica apenas parte do fenômeno que ocorre no anel de Thomson, e é muito utilizada na fabricação de geradores elétricos, responsáveis em transformar energia mecânica em elétrica. Fazendo uma análise na equação do fluxo magnético:
Φ = Fluxo magnético através da espira
B = Modulo do vetor campo elétrico
A = Área da espira
θ = Ângulo entre o vetor campo magnético B e o vetor normal à espira N
Podemos perceber que o fluxo magnético sofre variação sempre que há variação na intensidade do campo magnético (B), no valor da área (A) ou na orientação relativa entre a área e o campo, o ângulo (Ө).
Portanto, o
entendimento da Lei de Faraday, se da extremamente necessário para confecção do
projeto Anel de Thomson, e ela é relacionada com o projeto da seguinte forma:
É fornecida ao sistema uma
corrente alternada de 220V no solenoide, que passa por toda a espira em uma frequência
de 60 hertz. A passagem da corrente alternada pela espira gera dois sentidos de
campo elétrico, um apontando para cima e outro para baixo, logo o campo elétrico
está variando de acordo com o tempo.
Quando adicionamos um anel ao
centro do solenoide, o campo passa a atuar em dois sentidos, tanto pra cima
como para baixo do anel. A Lei de Faraday diz que se o campo variar com o tempo,
haverá então a presença de uma força eletromotriz induzida, criando uma tensão na
espira. Como o material tem uma resistência, haverá a passagem sobre o mesmo de
uma corrente elétrica em dois sentidos, e fica variando, o que pode ser
observado através da Lei de Ohm:
V = R.i
Onde:
V é a diferença de potencial, cuja unidade é o Volts (V);
i é a
corrente elétrica, cuja unidade é o Àmpere (A);
R é a resistência elétrica, cuja unidade é o Ohm (Ω).
Logo, a Lei de Faraday mostra que o
campo magnético criado pelo solenóide induz na espira uma corrente, e a corrente, na espira, cria outro campo magnético, o qual se opõe ao campo criado pelo solenoide, fazendo os dois objetos se repelirem.
Referências Bibliográficas:
SILVA, Domiciano Correa Marques "Lei de Faraday"; Mundo Educação, Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/lei-faraday.htm>
HALLIDAY, David; RESNIK, Robert; KRANE, Denneth S. Física 3. 4ª Edição. Rio de Janeiro, LTC, 2004.
