Magnetismo e Indução Electromagnética
Em Outubro de 1831, Michael Faraday fez uma das experiências mais importantes da história da física: moveu um íman junto de uma bobina de fio condutor e observou que aparecia uma corrente elétrica — mesmo sem nenhuma pilha ligada. A eletricidade saía do movimento.
Esta descoberta, a indução electromagnética, é o princípio de funcionamento de todos os geradores elétricos do planeta: as turbinas das barragens hidroelétricas, as centrais nucleares e as turbinas eólicas. A corrente que alimenta a tua casa chegou até ti exatamente desta forma.
Campo Magnético
O campo magnético B é criado por:
- Ímanes permanentes (dipolos magnéticos)
- Correntes elétricas (Ampère, 1820)
Unidade: tesla (T) = V·s/m²
Campo criado por um fio rectilíneo com corrente I a distância r:
onde T·m/A é a permeabilidade do vácuo.
Regra da mão direita: se o polegar aponta no sentido da corrente, os dedos enrolam no sentido do campo B.
Força Magnética
Força sobre uma carga em movimento (Força de Lorentz):
Módulo: F = qvB sinθ (θ = ângulo entre v e B)
Força sobre um condutor com corrente I num campo B:
Um motor elétrico funciona exatamente porque correntes em campos magnéticos são sujeitas a forças. Um condutor com corrente num campo magnético sofre uma força → roda. Inversamente, um condutor que roda num campo magnético gera corrente → gerador.
Lei de Faraday — Indução Electromagnética
O fluxo magnético através de uma superfície de área A com campo B:
Lei de Faraday: A força electromotriz (f.e.m.) induzida numa bobina de N espiras é:
O sinal negativo é a Lei de Lenz: a corrente induzida cria um campo que se opõe à variação do fluxo que a originou (conservação de energia).
Transformadores
Um transformador usa indução mútua entre duas bobinas para alterar tensões em corrente alternada:
A rede elétrica portuguesa transmite energia a 400 kV para minimizar perdas por efeito de Joule. Subestações reduzem para 15 kV (distribuição). Postes reduzem para 230 V (habitações). Tudo via transformadores.