Um campo magnético variável induz um campo elétrico e vice-versa.

Indução Eletromagnética

A indução eletromagnética é o aparecimento de uma corrente elétrica em uma circuito fechado quando há movimento relativo entre o circuito e o campo magnético de um ímã. A corrente do circuito recebe o nome de corrente induzida. Esta corrente induzida aparecerá sempre que houver variação do fluxo da indução magnética através da área limitada pelo circuito, seja pela variação da intensidade do campo magnético que gera a indução, ou pela variação da área ou do ângulo que \(\vec{B}\) faz com a normal à área no decurso do tempo. Definições:

Fluxo de indução magnética \((\Phi)\)
Em um circuito aberto é igual ao número de linhas de indução que atravessam a superfície. O módulo do fluxo da indução magnética através de uma superfície fechada é nulo. O fluxo magnético para uma superfície plana de área \(A\) , em um campo magnético uniforme \(B\) , que faz um ângulo \(\alpha\) com a normal ao plano, é dado por $$ \Phi = A B cos( \alpha ) $$ A unidade de fluxo magnético no \(S.I.\) é o Weber: $$Wb = \frac{kg.m^2}{s^{2}.A} = T.m^2 = V.s = \frac{J}{A}$$
Indutor
Um indutor é um dispositivo que pode ser usado para criar um campo magnético conhecido numa dada região, na prática o exemplo típico de indutor é o solenoide, ou seja, um fio enrolado como se fosse uma mola. Também podemos definir o indutor com um dispositivo que armazena energia magnética, ao ser percorrido por uma corrente elétrica. Um indutor é caracterizado pela sua indutância \(L\) . Se a corrente \(i\) atravessa as \(N\) espiras de um indutor, um fluxo magnético enlaça essas espiras. A indutância é dada por: $$ L = \frac{N \Phi}{i} $$
Auto-indutância
Representa o fluxo da indução magnética produzido pela própria corrente do circuito, através da área por ele limitada, por unidade de corrente. As características da autoindutância de um circuito são:
  • Representa uma oposição às variações da intensidade da corrente no circuito
  • Quando a intensidade da corrente aumenta, a autoindutância tende a diminuí-la, e quando a intensidade da corrente diminui, a autoindutância tende a aumentá-la.
A unidade de autoindutância no \(S.I.\) é o henry \((H)\) : $$ H = \frac{Wb}{A} = \frac{V.s}{A} = \frac{kg.m^2}{s^{2}.A^2} $$
Força eletromotriz auto induzida
Toda vez que houver variação da intensidade da corrente, em um circuito situado na região de um campo magnético, haverá uma variação do fluxo do campo através da área limitada pelo circuito. Consequentemente, aparecerá no circuito uma \(fem\) auto induzida $$ \mathscr{E} = - L \left( \frac{\Delta i}{\Delta t} \right) $$ onde \(L\) , a indutância, é uma constante que depende da geometria do circuito.

Lei de Faraday

Toda vez que o fluxo magnético através da área limitada por um circuito fechado variar com o decorrer do tempo, será induzida neste circuito uma força eletromotriz $$ \mathscr{E} = - \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} $$

Lei de Lenz

Comenta sobre a tendência dos sistemas resistirem à mudanças. Constitui, também, uma regra prática para a determinação do sentido da corrente induzida num circuito.

O sentido da corrente induzida em um circuito é tal que se opõe à causa que a produz.
A \(fem\) e a corrente elétrica induzida num circuito geram um campo magnético, que se opõe à variação do fluxo magnético que induz essa corrente.

Transformador

São dispositivos que permitem alterar uma \(ddp\) , aumentando-a ou diminuindo-a. Só funcionam em circuito de corrente alternada. O modelo mais simples é constituído de duas espiras bem próximas, paralelas mas sem contato elétrico. Quando uma corrente alternada é aplicada em uma espira (chamada de primário), esta gera um campo magnético variável que interfere da outra espira (chamada de secundário). De acordo com a lei de Faraday, uma corrente induzida aparecerá no secundário.

Se o número de espiras no primário \((n_p)\) é maior que no secundário \((n_s)\) , ele irá baixar a tensão de saída no secundário e vice versa. A fórmula que relaciona as tensões \((U)\) , correntes \((i)\) e número de espiras \((n)\) é: $$ \frac{U_s}{U_p} = \frac{n_s}{n_p} = \frac{i_s}{i_p}. $$ Contudo, esta fórmula é extremamente simplifica pois existem inúmeros fatores que modificam a tensão de saída, como aquecimento do transformador, material usado, geometria, construção etc.

Relatividade dos fenômenos elétricos e magnéticos

Quando uma barra condutora tem um movimento de translação na região de um campo magnético, a força que atua sobre os elétrons livres da barra pode ser considerada elétrica ou magnética, dependendo do referencial adotado.