Das situações abaixo, a que NÃO corresponde à indução de corrente na espira e aquela em que

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Sentido da corrente elétrica induzida
Exercícios resolvidos sobre a lei de Lenz

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A lei de Lenz é uma generalização da lei de Faraday, que descreve o fenômeno da indução eletromagnética. De acordo com a lei de Lenz, a força eletromotriz induzida por uma variação de fluxo magnético será sempre formada em um sentido que se oponha a essa variação.

Antes de prosseguirmos com este artigo, é importante que você compreenda bem alguns conceitos fundamentais da lei de Faraday, para tanto, sugerimos que você confira o nosso texto sobre o fenômeno da indução eletromagnética.

Veja também: Como funcionam os transformadores e sua relação com a lei de Lenz

A lei de Lenz indica qual deve ser a polaridade da força eletromotriz induzida em uma espira, de acordo com o sentido em que se dá a variação de fluxo magnético sobre essa espira ou bobina. Criada por Heinrich Lenz, essa lei pode ser entendida como um complemento à lei de Faraday, em observação ao princípio de conservação da energia.

Na figura ilustra-se um experimento simples que pode ser feito para evidenciar a lei de Lenz.

Matematicamente, a lei de Lenz é apenas um sinal negativo atribuído à lei da indução eletromagnética, observe a fórmula:

ε – força eletromotriz induzida (V – Volts)

ΔΦ – variação do fluxo magnético (Wb – Weber ou T/m²)

Δt – intervalo de tempo (s)

O sinal negativo da fórmula indica que a polaridade da força eletromotriz induzida (ε) deve ser contrária à variação do fluxo magnético ΔΦ.

Sentido da corrente elétrica induzida

Para sabermos o sentido da corrente elétrica induzida, ou até mesmo do campo magnético, é necessário que, primeiramente, conheçamos a regra da mão direita. Essa regra afirma que a direção e o sentido do campo magnético gerado por uma corrente elétrica podem ser determinados pelo gesto de fechar os dedos da mão em torno do dedão, que deve estar apontado no sentido que a corrente atravessa o condutor. Nesse caso, o campo magnético deverá apontar para o mesmo sentido que os dedos da mão, como mostra a figura:

A regra da mão direita permite encontrar o sentido do campo magnético ou da corrente elétrica.

Com base nessa regra, quando aproximamos uma espira condutora do polo norte de um ímã, essa produzirá um campo magnético que se opõe ao aumento do fluxo magnético em seu interior, ou seja, produzirá um norte magnético, para repelir a entrada do imã. Observe a figura:

Na figura, a seta de baixo indica o sentido da corrente elétrica, nesse caso, anti-horário.

Para que uma polaridade norte oponha-se à entrada do polo norte do ímã, a corrente induzida que percorre a bobina deve ser formada no sentido anti-horário, como ocorre na figura:

Na situação mostramos um caso um pouco diferente, no qual o polo norte do ímã afasta-se da espira condutora. Quando isso acontece, a espira tenderá a opor-se ao afastamento e, por isso, produzirá um polo sul magnético a sua frente, de modo a atrair o ímã que se afasta. O campo magnético, portanto, deve ser produzido por uma corrente elétrica que flui no sentido horário, observe:

Por fim, trouxemos uma figura em que são ilustradas as possíveis situações em que ocorrem a aproximação e o afastamento do polo norte, bem como a aproximação e afastamento do polo sul magnético:

Na imagem, o campo magnético do imã está escrito em azul (B), enquanto o campo magnético induzido nas bobinas está escrito em vermelho. ΔB, por sua vez, indica o sentido da variação do campo magnético em cada situação.

Veja também: Um resumo sobre o que há de mais importante na eletrostática

Exercícios resolvidos sobre a lei de Lenz

Questão 1) Sobre o fenômeno da indução eletromagnética, assinale somente as alternativas falsas.

I – Quando um ímã é aproximado de uma espira condutora, um campo magnético induzido na espira surge para opor-se à passagem do ímã.

II – Quando tentamos passar um imã através do interior de uma bobina, um campo magnético é induzido na bobina para favorecer a passagem do ímã.

III – No caso em que um ímã tem velocidade relativa nula em relação a uma bobina, a força eletromotriz induzida na bobina será diferente de zero.

São falsas:

a) I e II

b) II e II

c) I, II e III

d) I e III

e) II e III

Gabarito: Letra E

Resolução:

Vamos analisar as alternativas:

I – VERDADEIRA. O campo magnético induzido sempre se opõe à variação do fluxo de campo magnético.

II – FALSA. Nesse caso, o campo magnético induzido tentará fazer com que o ímã cesse o seu movimento.

III – FALSA. No caso em que não há velocidade relativa entre o ímã e a espira, não haverá qualquer força eletromotriz induzida.

Analisando as repostas, vemos que as alternativas falsas são as letras II e III, portanto, a resposta é a letra E.

Questão 2) Um ímã tem o seu polo sul magnético virado em direção a uma espira condutora, quando essa espira passa a afastar-se. Em relação à situação descrita, assinale o que for correto:

I – O ímã será atraído pela espira.

II – O ímã será repelido pela espira.

III – A corrente elétrica formada na espira terá sentido horário.

IV – Não é possível sabermos o sentido da corrente elétrica, uma vez que não sabemos se a espira encontra-se à direita ou à esquerda do imã.

Estão corretas:

a) I e II

b) I, II e III

c) I e IV

d) II e III

e) III e IV

Gabarito: Letra C

Resolução:

No caso descrito, a espira condutora produzirá um polo norte magnético nas proximidades do ímã, de modo a atraí-lo, opondo-se assim ao seu afastamento, além disso, como não sabemos qual é a disposição do ímã e da bobina, não é possível afirmar qual é o sentido da corrente elétrica induzida na bobina. Portanto, a alternativa correta é a letra C.

Por Me. Rafael Helerbrock

11ª aula - 2º semestre

Terceiro fenômeno eletromagnético

Borges e Nicolau

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1 - Fluxo magnético de um campo uniforme através de uma espira plana

É por definição a grandeza escalar:

Φ = B . A . cos θ

em que θ é o ângulo entre o vetor B e a normal n à área da espira.

Unidades no Sistema Internacional

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2 - Interpretação física

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3 - O fenômeno da Indução eletromagnética

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Quando o fluxo magnético varia na superfície de uma espira, surge na espira uma corrente elétrica denominada corrente elétrica induzida.

Veja animações do fenômeno aqui e aqui

4 - Maneiras de se variar o fluxo magnético

• Variando-se B. Por exemplo, aproximando-se ou afastando-se o ímã da espira.
• Variando-se A. Por exemplo, deformando a espira
• Variando-se o ângulo θ: girando-se a espira

5 - Lei de Lenz

O sentido da corrente induzida é tal que, por seus efeitos, opõe-se á causa que lhe deu origem.

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Ao aproximarmos da espira o polo norte do ímã surge na face da espira, voltada ao ímã, um polo que se opõe à aproximação. Trata-se, portanto, de um polo norte. Isto significa que o campo gerado pela corrente induzida está saindo desta face. Pela regra da mão direita número 1 concluímos que a corrente induzida tem sentido anti-horário, vista pelo observador O.

Ao afastarmos da espira o polo norte do ímã surge na face da espira, voltada ao ímã, um polo que se opõe ao afastamento. Trata-se, portanto, de um polo sul. Isto significa que o campo gerado pela corrente induzida está chegando a esta face. Pela regra da mão direita número 1 concluímos que a corrente induzida tem sentido horário, vista pelo observador O.

Face norte => sentido anti-horário

Face sul => sentido horário

Veja uma animação do fenômeno aqui

Exercícios básicos

Exercício 1:
Uma espira retangular de área A = 65 cm² está imersa num campo magnético uniforme de intensidade B = 4.10-2 T. Determine o fluxo do campo magnético através da espira, nos casos:

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Exercício 2:

A espira circular de área A = 5.10-3 m2 passa da posição (1) para a posição (2) estando imersa num campo magnético uniforme de intensidade B = 3.10-3 T. Determine a variação do fluxo magnético através da espira.

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Exercício 3:

Determine o sentido da corrente elétrica induzida para o observador O, nas situações mostradas na figura: em (a) o ímã aproxima-se da espira e em (b), afasta-se.

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Exercício 4:

Determine o sentido da corrente elétrica induzida para o observador O, nas situações mostradas na figura: em (a) a espira aproxima-se do ímã e em (b), afasta-se.

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Exercício 5:

Um ímã aproxima-se de uma espira, a atravessa e depois afasta-se. Determine o sentido da corrente elétrica induzida para o observador O, durante a aproximação e durante o afastamento.

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Exercício 6:

Considere um ímã e uma espira dispostos conforme a figura.

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Analise os casos abaixo e indique em quais deles surge corrente elétrica induzida na espira.

I) O ímã e a espira estão em repouso.

II) O ímã e a espira movem-se para a direita com a mesma velocidade.
III) O ímã e a espira movem-se para a esquerda com a mesma velocidade.
IV) O ímã aproxima-se da espira que está fixa.
V) O ímã afasta-se da espira que está fixa.
VI) O ímã está fixo e a espira gira em torno do eixo r.
VII) O ímã está fixo e a espira gira em torno do eixo s.

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Exercícios de Revisão

Revisão/Ex 1:
(EEM-SP)
Um fio condutor em forma de anel, com raio R = 5 cm, está numa região do espaço em que existe um campo de indução magnética uniforme de intensidade B = 1 T. A direção do vetor indução magnética forma com o plano do anel um ângulo de 30º. Calcule o fluxo do campo magnético B através do anel. (Adote π = 3).

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Revisão/Ex 2:

(UFMG)
Um fio de cobre, enrolado na forma de uma espira, está fixado em uma região, onde existe um campo magnético B, como mostrado na figura. Esse campo tem o mesmo módulo em toda a região em que se encontra a espira, é perpendicular ao plano da página e dirigido para dentro desta, como representado, na figura, pelo símbolo X. O módulo desse campo magnético varia com o tempo, como representado no gráfico. Considerando-se essas condições, é correto afirmar que há uma corrente elétrica induzida na espira:

a) apenas na região II do gráfico.b) apenas na região III do gráfico.c) apenas nas regiões I e III do gráfico.

d) nas três regiões do gráfico.

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Revisão/Ex 3:

(FAAP-SP)
Num fio condutor fechado, colocado num campo magnético, a superfície determinada pelo condutor é atravessada por um fluxo magnético. Se por um motivo qualquer o fluxo variar, ocorrerá:

a) curto-circuitob) interrupção da correntec) o surgimento de corrente elétrica no fio condutord) a magnetização permanente do condutor

e) a extinção do campo magnético.

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Revisão/Ex 4:

(U.F.VIÇOSA-MG)
As figuras abaixo representam uma espira e um imã próximos.

Das situações abaixo, a que NÃO corresponde à indução de corrente na espira é aquela em que:

a) a espira e o imã se afastam; b) a espira está em repouso e o imã se move para cima; c) a espira se move para cima e o imã para baixo; d) a espira e o imã se aproximam;

e) a espira e o imã se movem com a mesma velocidade para a direita.

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Revisão/Ex 5:

(MACKENZIE)
A figura representa uma espira circular de raio r, ligada a um galvanômetro G com "zero" central. O imã pode mover-se nos sentidos C ou D.

Considere as afirmativas:

I. Se o imã se aproximar da espira, aparecerá na mesma uma corrente com o sentido A.II. Se o imã se afastar da espira, aparecerá na mesma uma corrente com o sentido A.

III. Se os polos do imã forem invertidos e o mesmo se aproximar da espira, aparecerá na mesma uma corrente com sentido B.

Assinale:

a) Só a afirmativa I é correta.b) Só a afirmativa II é correta.c) São corretas as afirmativas I e III.d) São corretas as afirmativas II e III.

e) nenhuma das afirmativas anteriores.

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