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Campo eletromagnético (CEM) da Lei da Indução de Faraday

1831
  • Michael Faraday
Michael Faraday demonstrando a indução eletromagnética em um ambiente de laboratório antigo.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Uma fonte primária de força eletromotriz é a indução eletromagnética, descrita pela lei de Faraday. Ela afirma que um fluxo magnético variável no tempo [latex]Phi_B[/latex] através de uma espira de circuito induz uma EMF A magnitude da força eletromotriz (FEM) é proporcional à taxa de variação do fluxo, dada pela equação E = dΦB/dt. Este princípio é a base para geradores elétricos, transformadores e indutores.

A lei da indução de Faraday revela uma profunda conexão entre eletricidade e magnetismo. Ela descreve como um ambiente magnético variável pode criar um campo elétrico. Esse campo elétrico induzido não é conservativo, o que significa que sua integral de linha ao longo de um caminho fechado é diferente de zero, e essa integral é precisamente a força eletromotriz induzida. A formulação matemática, uma das equações de Maxwell, é ∫_C E ⋅ dl = ∫_S B ⋅ dA, onde E é o campo elétrico induzido, B é o campo magnético e a integral é calculada ao longo de um caminho fechado. circuito fechado [latex]C[/latex] delimitando uma superfície [latex]S[/latex]. O sinal negativo, formalizado pela Lei de Lenz, indica que a força eletromotriz induzida cria uma corrente cujo campo magnético se opõe à variação original do fluxo magnético, uma manifestação da conservação de energia.

Esse fenômeno pode ser produzido de duas maneiras: alterando a intensidade do campo magnético ao longo do tempo (por exemplo, em um transformador) ou movendo a espira do circuito através de um campo magnético não uniforme ou alterando sua orientação (por exemplo, em um gerador). A capacidade de gerar tensão e corrente sem uma fonte química direta foi uma descoberta revolucionária. Ela possibilitou a conversão de energia mecânica em energia elétrica em larga escala, abrindo caminho para a rede elétrica moderna e o uso generalizado da eletricidade. Toda vez que usamos eletricidade de uma tomada, dependemos da força eletromotriz (FEM) gerada de acordo com a lei de Faraday em um gerador de usina elétrica.

UNESCO Nomenclature: 2205
Eletricidade e Magnetismo

Tipo

Lei Física

Interrupção

Revolucionário

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • A descoberta de Hans Christian Ørsted de que as correntes elétricas criam campos magnéticos
  • Formulação da lei da força entre correntes por André-Marie Ampère
  • Desenvolvimento do galvanômetro para detecção de correntes elétricas

Aplicações

  • geradores elétricos
  • transformadores
  • motores de indução
  • placas de indução
  • leitores de cartão magnético
  • microfones dinâmicos

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • wireless power transfer through resonant inductive coupling for entire buildings
  • self-powered sensors that harvest energy from stray magnetic fields near power lines
  • inductive charging systems embedded in highways for moving electric vehicles
  • non-invasive brain stimulation devices using precisely controlled time-varying magnetic fields
  • hyper-efficient transformers using superconducting coils and magnetic metamaterials
  • contactless data transfer through inductive coupling in hermetically sealed environments
  • inductive braking systems for high-speed rail that regenerate 100% of kinetic energy
  • magnetic flux-based computing logic gates
Related to: faraday’s law, induction, emf, magnetic flux, gerador elétrico, transformador, equações de Maxwell, lei de Lenz.

Contexto histórico

Campo eletromagnético (CEM) da Lei da Indução de Faraday

1822
1824
1827
1831
1831
1832
1834
1821
1822
1827
1829
1831
1831
1833
1834

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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