quinta-feira, 21 de setembro de 2023

Aula 16-Instrumentação II-2023.1-Lei de Faraday e Campo Magnético Variável. Professor Rafael Rodrigues, nesta quinta, 21

Nesta quinta, 21, veremos na aula 16, da disciplina de Instrumentação em ciências e suas tecnologias II, ministrada pelo professor Rafael, veremos a força na teoria eletromagnética denominada de Força de Lorentz e a lei fe Faraday.

A teoria e prática é a meta principal das 3 disciplinas de Instrumentação em ciência e suas tecnologias do curso de Licenciatura em Física da UFCG, campus Cuité. Utilizando materiais de baixo custo os estudantes da disciplina de Instrumentação II-eletromagnetismo montam os kits sob a orientação do professor Rafael Rodrigues.

O físico e químico britânico Michael Faraday(nasceu em Newington, 22-9-1791, faleceu em Hampton Court, 25-8-1867) pai da eletricidade, motor elétrico e gerador elétrico, idealizou as linhas de forças dos campos elétrico e magnético, para superar sua dificuldade com a matemática. Em 29 de agosto e 1831, ele publicou a lei de indução eletromagnética.

Lei de Faraday

Lei de Faraday: partículas com cargas elétricas em movimento geram campos elétrico e magnético. Lembre-se que as partículas com cargas elétricas, em repouso, geram somente campo elétrico.

Michael Faraday é o pai da eletricidade e aultor da lei de indução eletromagnética, anunciada em 1831 e a Lei de Lenz em 1834.

Observe que as linhas de força do campo magnético em um ímã. Elas saem do polo Norte e entram no polo Sul.

Nesta aula, vemos a construção de kits de circuitos com eletroimã, motor elétrico e a explicação da Lei de Faraday no nível universitário e no nível do ensino médio.

A lei de Lenz do eletromagnetismo explica o sinal negativo na lei de Faraday, no nível do ensino médio, temos:

𝜀= −ΔΦ/ Δt ,

com a variação do fluxo magnético, no ensino médio, sendo dado por

ΔΦ = ΣΔA | B| cosΘ

significa que corrente induzida tende a se opor aquilo que a criou.

No momento em que o centro do ímã passar pela expira ocorrerá a inversão da variação do fluxo magnético, neste momento tendo a corrente nula. Este fluxo aumenta sempre que o polo Norte se aproximar da espira.

Professor Rafael Rodrigues Explicando a lei de Faraday, no nível de ensino médio.

Campo eletromagnético: força de Lorentz

A interação do campo eletromagnético é mediado pela força de Lorentz, a qual, é a força eletromagnética, sendo exatamente a adição da força elétrica com a força magnética, com o campo elétrico variando no tempo.

A força de Lorentz é a interação da teoria eletromagnética:

F = qE + qvxB,

com E sendo o vetor campo elétrico.

Esta força é denominada de vetor força de Lorentz.

Aqui a lei de Gauss obedece a mesma equação, a diferença que o campo elétrico varia no tempo.

Foi visto: campo Elétrico ________ força elétrica

Definição quantitativa do campo elétrico, no ponto P:

Neste caso, a direção do campo elétrico é a direção da força elétrica, representada da figura anterior. Unidade no SI: N/C(newton dividido por coulomb).

Campo Magnético: força magnética

Regra da mão direita

A palma da mão indica o sentido do vetor força magnética, o dedo polegar indica o sentido do vetor velocidade e os demais dedos da mão direita o sentido do campo magnético.

O campo eletromagnético se propaga em uma direção perpendicular a vibração de ambos campos elétrico e magnético. Veja a onda eletromagnética se propagando.

A força magnética de um campo magnético de intensidade B gerado por um fio com corrente i e comprimento L:

F_m=BiL

Descobertas de Nikola Tesla na Eletriciadade

O cientista Nikola Tesla (1856 – 1943) afirmava que suas invenções eram criadas com informações advindas de seres extraterrestres.

Na década de 90 do século 19, Nikola Tesla tinha revolucionado o mundo com suas invenções para aproveitar a eletricidade, dando-nos o motor elétrico de indução, corrente alternada (AC), radiotelegrafia, o controle remoto de rádio, iluminação fluorescente e outras maravilhas científicas. Na realidade, era polifásico de Tesla corrente alternada e corrente contínua Thomas Edison, para inaugurar a era tecnológica moderna. Tesla não era para descansar sobre os louros, mas continuou a fazer descobertas fundamentais nos domínios da energia e da matéria. Ele descobriu raios cósmicos décadas antes e Millikan foi o primeiro a desenvolver raios-X, o tubo de raios catódicos e outros tipos de válvulas. No entanto, a descoberta potencial mais significativo de Nikola Tesla era que a energia eléctrica pode ser propagada através da terra e também em torno dele numa área atmosférico chamado a cavidade Schumann. Estende-se a partir da superfície para a ionosfera do planeta, na altura de cerca de 80 km. As ondas eletromagnéticas de freqüência extremamente baixa em torno de 8 Hz (Ressonância Schumann, ou a pulsação do campo magnético da Terra) Viajando com praticamente nenhuma perda para qualquer ponto do planeta. O sistema de distribuição de energia de Tesla e sua dedicação à energia livre significava que com o dispositivo elétrico apropriado ajustado corretamente na transmissão de energia, qualquer pessoa no mundo pode chamar de seu sistema.