fundamentos de física iii fundamentos de física iii - Departamento de ...

ATIVIDADE 33.3
O produto nos quatro lados da placa está de acordo com a conclusão de que a
força atua no sentido oposto ao do movimento da placa?
Dica: Quanto vale o produto no lado direito, fora da região do campo magnético?
As correntes induzidas em várias partes da placa são denominadas correntes
de Foucault em homenagem a Jean B. L. Foucault (1819-1868). Ele demonstrou
que a frenagem da placa decorrente da força magnética sobre as correntes elétricas
nela induzidas, gera calor por efeito Joule, o qual é transferido para o ambiente.
Isto causa uma perda de potência no funcionamento de motores e geradores.
seja pelo movimento do campo magnético relativo ao circuito ou pela mudança do
fluxo magnético devida à mudança da forma do circuito. Entretanto, observadores
que estão em movimento relativo, embora meçam o mesmo valor da força
eletromotriz, têm descrições microscópicas diferentes para o fenômeno da indução.
Na aula anterior vimos como um observador em repouso, relativamente a
um campo magnético, descreve a o aparecimento da força eletromotriz. Vamos
repetir o mesmo raciocínio, só que desta vez usando uma carga positiva ao invés
de um elétron.
A potência perdida pode ser reduzida aumentando a dificuldade de produção
das correntes induzidas. Por exemplo, uma maneira de reduzir as correntes é cortar
a placa no formato de um pente, reduzindo assim a área de atuação delas.
PENSE E RESPONDA 33.2
Como o formato de pente das placas ajuda a reduzir as correntes de Foucault?
Figura 33.5: O movimento de uma carga elétrica visto por um observador em repouso
relativo a um campo magnético
As correntes de Foucault podem também ser usadas de modo útil. Em
geral elas são utilizadas para amortecer oscilações, como numa balança mecânica
muito sensível. Quando tocada a balança leva muito tempo até se estabilizar para
que se possa efetuar as medidas; as correntes de Foucault auxiliam a reduzir este
tempo de oscilação.
Outra aplicação importante está nos sistemas de frenagem magnéticos,
como os usados em grandes máquinas como trens. Neles, há um grande eletroímã
colocado acima dos trilhos. Quando o ímã é acionado por uma corrente elétrica, o
campo magnético gerado por ele cria correntes de Foucault nos trilhos, as quais,
por sua vez, fornecem uma força de frenagem sobre o imã, freando assim o trem.
Seja um observador S em repouso relativamente ao campo magnético,
conforme indicado na figura 33.5. Quando o circuito se move para a direita em
relação a ele, a carga elétrica (positiva agora) é carregada pelo circuito e tem uma
velocidade v r para a direita. Ao mesmo tempo ela se desloca sobre o fio do circuito,
e tem uma velocidade v r
d
de arraste constante em relação ao circuito, com sentido
para cima devido à força eletromotriz induzida. A velocidade resultante da carga
elétrica, relativamente ao observador S, é a soma vetorial das duas velocidades e
faz um ângulo θ com o sentido de movimento do circuito. A força magnética que
atua sobre a carga é perpendicular à velocidade resultante V r , da carga, sendo
dada por:
33.3 A INDUÇÃO E O MOVIMENTO RELATIVO
A lei de Faraday descreve perfeitamente a força eletromotriz induzida seja
pelo movimento de um circuito em relação a um campo magnético que o envolve,
496
r r r
= qV × B.
F m
Ela pode ser decomposta em duas componentes: uma, com módulo
497