Lei de Faraday: EMF de um campo em mudança

1 · Prever

Uma espira de fio fica em um campo magnético cuja força oscila com o tempo (a área da espira permanece fixa). Um EMF aparece no loop mesmo que o loop em si não esteja se movendo?

• Não — EMF requer movimento físico do loop ou fonte de campo.
• Sim – a lei de Faraday diz que um fluxo variável induz um EMF, mesmo num circuito estacionário, desde que o próprio campo esteja mudando.
• EMF só aparece se o loop estiver se movendo pelo campo.

2 · Preparar

1. Abra a predefinição switching-flux-b e pressione Redefinir. A área do loop é fixada em 0.02 m²; o campo oscila como B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × t)).
2. Ative a leitura de EMF induzido.
3. Leia o EMF induzido em cada horário listado.

3 · Coletar Dados

Plote o EMF induzido (eixo y) em relação ao tempo t (eixo x) para suas três leituras e esboce como ele oscila durante um período completo (2.5 s).

4 · Analisar

1. Para uma tentativa, calcule EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) usando A = 0.02 m², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s. Compare com a tabela.
2. Explique por que o EMF induzido é proporcional à rapidez com que o campo está mudando (dB/dt), e não ao valor instantâneo do campo - o EMF pode ser grande mesmo quando o próprio B está próximo de seu valor médio, se B estiver mudando rapidamente ali.

5 · Aprofundar

1. Este é o princípio básico por trás de um gerador CA: em vez de alterar B diretamente, um gerador gira um loop através de um campo fixo, o que altera o fluxo com a mesma eficácia. Explique por que o projeto do gerador geralmente gira a bobina em vez de oscilar o ímã.
2. O sinal negativo em EMF = −dΦ/dt (lei de Lenz) significa que a corrente induzida se opõe à mudança que a causou. Explique o que significa fisicamente 'opor-se à mudança' para um loop em um campo crescente versus um campo decrescente.

A física por trás deste experimento

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