A lei de Faraday enuncia que a força electromotriz induzida numa bobina fechada, colocada num campo magnético, é proporcional à variação, num curto espaço de tempo, do fluxo do campo magnético que entra no circuito:
A lei de Faraday é aqui demonstrada para estudo da f. e. m. induzida numa bobina pelo movimento de um íman.
O campo magnético produzido ao longo do eixo, à distância z de um íman com momento dipolar µ, é dado pela relação: B = Kµ / z3.
O dispositivo experimental possui um íman suspenso por uma mola acima de uma bobina plana horizontal. Assume-se que a bobina é completamente plana.
Se esta hipótese não é verificada, o cálculo é mais complexo (é necessário integrar o cálculo do fluxo) mas, o ritmo de obtenção dos resultados não é alterado.
A bobina possui N espiras de superfície S. H é a distância entre a bobina e a posição de equilíbrio do íman. A é a amplitude dos osciladores e ω a frequência das osciladores do íman.
Temos, então: z = H + A sen (ω.t ) = H + y( t )
O fluxo na bobina é Φ = N.S.K / z3.
A f. e. m. induzida é dada por: E = −dΦ / dt = N.S.K( − 3.Acos( ω.t)) / z3.
Utilização:
A zona à esquerda representa o dispositivo experimental com o voltímetro ligado à bobina.
O gráfico representa a variação ao longo do tempo y( t ), do movimento do íman (a azul), da
variação da indução B( t ) (a verde) e da variação da tensão induzida E( t ) (a vermelho).
As unidades são arbitrárias.
O botão [Iniciar] inicia a animação com t = 0.
Para parar a animação basta pressionar o botão direito do rato, pausando a animação, sendo retomada após largar o botão.
Com o botão esquerdo, pode fazer-se deslizar o marcador branco ao longo do gráfico. Isto permite estudar como as variações da tangente à curva B( t )
se encontram na curva E( t ).
Michael FARADAY
(1791-1867
Físico e químico inglês auto-didacta.
Simulation Numérique de Jean-Jacques ROUSSEAU
Faculté des Sciences exactes et naturelles
Université du Maine - Le Mans
Traduzido e adaptado para a Casa das Ciências por Manuel Silva Pinto e Alexandra Coelho em Março de 2011
