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M.H. Tabacniks, A. Suaide, E Madeira - LabFlex - IFUSP (2007)
Aula 12 - (Exp 3.1) - Indução Eletromagnética
Manfredo H. TabacniksAlexandre Suaidenovembro 2007
Instituto de Física - USPFGE0213 - Laboratório de Física III - LabFlex
M.H. Tabacniks, A. Suaide, E Madeira - LabFlex - IFUSP (2007)
Lei de Faraday
• A Lei de Faradayestabelece como umavariação de fluxomagnético pode induzirum potencial elétrico.
Bd
dt
φε = −
M.H. Tabacniks, A. Suaide, E Madeira - LabFlex - IFUSP (2007)
Fluxo magnético
B B daφ = ⋅∫ r
r
Depende da intensidade docampo e da área transversal
M.H. Tabacniks, A. Suaide, E Madeira - LabFlex - IFUSP (2007)
Fluxo magnético através de uma espira ideal
• Espira circular de área A
• Campo uniforme e constantena espira• Espira suficientemente
pequena para supor que ocampo não varia
• Ângulo entre a espira e aslinhas de campo = θ
θnr
Br
∫∫ ⋅=⋅= danBadBB .r
r
r
rφ
θφ cos..ABB =
M.H. Tabacniks, A. Suaide, E Madeira - LabFlex - IFUSP (2007)
Lei de Indução de Faraday em uma espira ideal
A Lei de Indução de Faraday estabelece como umavariação de fluxo magnético pode induzir um potencialelétrico.
( )( )( ) ( )c
cos
sinos
Bd dB A
dBA
dt
dt dtd
BAdt
φε θ
θε θθ
=− =− ⋅ ⋅
= +−
Indução devida a variação temporal docampo magnético
(supondo apenas mudança de amplitude)
Indução devida a mudança dageometria ou posição da bobina
supondoA = cte
forçaeletromotriz
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Bobina sonda
A bobina sonda é uma bobina composta de N espirasde área A, correspondendo a uma bobina efetiva deárea NA
◦ Aumenta a sensibilidade para variações de fluxo magnético
◦ Muito utilizada para medir e mapear campos magnéticosvariáveis
ε
i
dt
d Bφε −=
)(tBBrr
=
nAAr
r
.=
θφ cos.. AnBB =
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Bobina sonda num campo magnético oscilante harmônico
Bobina perpendicular àslinhas de campo, ou seja,cos(θ) = 1
Campo magnéticoharmônico
Determinação da áreaefetiva da bobina sonda
B
B dBNA
B NA
d
dt td
φφε −
= ⋅
= − =
( )
( )
0
0
sin
cos
B B t
dB
NA
NAdtB tε ω
ω
ε
ω
−
−
=
=
=
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Atividades da semana
Comprovação experimental da lei de FaradayAlimentar o solenóide com uma corrente alternada. Comprovar a Leide Indução de Faraday com uma bobina sonda com geometriaconhecida num campo BB conhecido (solenóide L >> d) “mas o sinal é fraco”
Calibrar uma bobina sonda “com sinal forte” mas geometria desconhecida(área efetiva)
Mapear o campo de fluxo magnético de uma bobina deHelmholtz. Comparar com alguma previsão calculada (analítica,numérica, aproximada)
Ao longo do eixo, campo axialAo longo de um raio, campo radialAplicar uma corrente variável à bobina de Helmholtz e usando a bobina sonda pequena, medir ocampo ao longo do eixo-z da bobina (-2R < z < 2R)
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Bobina de Helmholtz
Conjunto de duasbobinas montadas emuma geometria especialde modo a gerar umcampo quase uniformeno interior da bobina
◦ Distância entre asbobinas é igual ao raiodas mesmas
R
R
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Bobina de Helmholtz
Campo ao longo do eixo-zpassando pelo centro da bobina
◦ Campo aproximadamenteuniforme entre as bobina
◦ n é o número de espiras emcada bobina. i é a correnteelétrica.
z
http://en.wikipedia.org/wiki/Helmholtz_coil
R
R
niBz
0
2/3
0 5
4 µ
==
Contornos comigualintensidade de campo
magnético. Internamenteao “octopus” o campo
varia no máximo 1% B0.Os contornos de campo
indicam 0,5B0, 0,8B0,0,9B0, 0,95B0, 0,99B0,
1,01B0, 1,05B0, and 1,1B0
B0
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Osciloscópio didático
varredura (horizontal)
300V
referência5V
terra
gatilho (trigger)
canal 1 canal 2A ponta de prova tem atenuador que pode ser alterado
(muda também a impedância)
menu interativo
acoplamentoAC, DC ou terra
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Gerador de funções com amplificador casador de impedância
Duty cycleADJust
FrequencyADJust
Amplitude ADJust
50%
25%
intervalo de frequências
Executaparâmetro
atenuador
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