Indução eletromagnética – ímã, bobina e galvanômetro
FísicaCampos elétricos e magnéticosIdades 17–18
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Arraste um ímã em barra para dentro ou para fora de uma bobina de N espiras ligada a um galvanômetro, ou deixe o ímã se mover sozinho. O ponteiro deflete proporcionalmente à taxa de variação do fluxo magnético e inverte quando o sentido do movimento ou o polo é invertido; com o ímã parado, o ponteiro volta a zero. Os gráficos do fluxo Φ(t) e da fem induzida e = −N·ΔΦ/Δt são traçados continuamente, e o sentido da corrente induzida pela lei de Lenz aparece na bobina.
Aula: Indução eletromagnética, lei de Faraday e lei de Lenz
O que mostra
A indução eletromagnética ocorre sempre que o fluxo magnético através de uma bobina varia. Aqui um ímã em barra se move ao longo do eixo de uma bobina ligada a um galvanômetro de zero central. O fluxo Φ através das N espiras depende de quanto o ímã entrou na bobina, e a lei de Faraday dá a fem induzida como e = −ΔΦ/Δt: o ponteiro responde à rapidez com que o fluxo varia, não ao seu valor. A lei de Lenz define o sentido: a corrente induzida transforma a extremidade próxima da bobina em um polo que repele o ímã que se aproxima e atrai o que se afasta.
Como usar
Comece com Vai e vem auto para ver um padrão regular e depois arraste o ímã com a mão: empurre-o rápido, depois devagar, e deixe-o parado dentro da bobina enquanto observa o galvanômetro e o gráfico da fem. Use Inverter ímã para voltar o outro polo para a bobina e compare o sentido do ponteiro. Por fim, aumente o Número de espiras N ou a intensidade do ímã e repita o mesmo movimento para ver quais fatores aumentam a fem induzida.
Parâmetros que você pode mudar
- Número de espiras N 50–1000 espiras
- Intensidade do ímã (densidade de fluxo remanente) 0,1–1,2 T
- Velocidade do ímã no modo automático 5–60 cm/s
- Polo voltado para a bobina Polo norte (N), Polo sul (S)
- O ímã entra e sai automaticamente
Perguntas para explorar
- Por que o galvanômetro marca zero quando o ímã está parado dentro da bobina, mesmo com um campo magnético intenso ali?
- Quando o polo norte se aproxima, que polo se forma na extremidade próxima da bobina, e como isso concorda com a lei de Lenz?
- Que três mudanças aumentam a fem induzida, e como o gráfico da fem confirma cada uma?
