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Física para o Ensino Médio – Lei de Lorentz
Numa situação prática, o que se faz é girar a espira dentro de um
campo magnético. Para aumentar o desempenho do motor, acrescentamos
várias espiras. Em um gerador com N espiras, podemos definir,
finalmente, a Lei de Faraday do ponto de vista matemático:
ε = −N
Quanto maior o número de espiras, maior é a força eletromotriz e gerada.
A quantidade Df/Dt representa a variação do fluxo magnético no tempo.
O mesmo aparato que forma um motor elétrico, que havíamos visto
anteriormente, pode ser usado como gerador se invertermos seu funcionamento.
Neste caso, o que se faz é forçar a espira a rodar dentro do
campo magnético externo. Este movimento, por sua vez, produz uma corrente
induzida na espira condutora. A energia que faz a espira girar pode
ter várias origens: queima de combustível fóssil para acionar um motor à
explosão; movimento de uma hélice, devido à passagem de vento ou de
vapor proveniente do aquecimento de água por uma fonte nuclear; pela
queda de uma quantidade muito grande de água através de uma turbina,
como na usina de Itaipu. Estes tipos de geradores normalmente fornecem
uma corrente alternada. Portanto, muitas vezes eles são chamados de
alternadores. Automóveis e bicicletas costumam utilizar-se de pequenos
alternadores para gerar corrente elétrica que alimenta os faróis.
Por questões de engenharia, um motor tem sua maior eficiência
quando usado nesta função, enquanto um gerador tem sua maior eficiência
quando usado para gerar corrente elétrica. Mas é possível inverter
a situação e usar um motor como gerador e vice-versa. De forma similar,
um alto-falante pode funcionar como um microfone. Basta que uma onda
de alguma outra fonte sonora atinja o alto-falante de forma que seu cone
vibre. Assim, a bobina em seu interior se deslocará dentro do campo
magnético do ímã e sofrerá variação de fluxo magnético. Isto gera uma
corrente elétrica no fio condutor que pode ser levada a um amplificador.
Para complementar a ideia de fluxo magnético, vamos fazer uma
análise dimensional. A quantidade 1 weber é o fluxo necessário para
que um segmento de fio de 1 metro, transportando uma corrente de 1
ampère, sofra uma força de 1 newton. Vejamos: 1 Wb = 1 T m 2 e como
1 T = 1 N/A m, então 1 Wb = 1 N m/A.
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ΔΦ
Δt