Indução Eletromagnética e Propriedades Magnéticas

Capítulo 8: Indução Eletromagnética

"A corrente induzida em uma espira condutora terá o sentido que se opõe à variação que a criou."

Se o fluxo tiver a sua derivada negativa, o campo tentará manter o campo existente criando-se um campo induzido no mesmo sentido. Caso a derivada seja positiva, o sinal negativo indicará que o campo induzido terá direção contrária, evitando que o campo cresça.

A fem possui dois termos: o primeiro depende da variação temporal do campo magnético, sem importar como isso é feito, e o segundo das deformações geométricas ou movimento do condutor no qual ocorre a indução.

Para se produzir corrente induzida, devemos fazer o fluxo magnético variar:

• Aproximando um ímã da espira;
• Aproximando ou afastando as espiras;
• As bobinas giram mutuamente;
• A corrente em uma das duas varia em função do tempo.

Para se gerar um campo elétrico induzido, é necessário existir um campo magnético variável no tempo. Um campo magnético variável no tempo produz um campo elétrico, cuja propagação é independente da existência de um meio material.

Autoindução: a indução pode ser produzida pela própria corrente que circula em um solenoide ou espira, criando autoindução. Esta corrente gera um campo magnético variável no tempo, gerando a indução na própria espira, pois ela está mergulhada no próprio fluxo magnético.

Indutância Mútua: duas espiras próximas uma à outra percorridas por correntes I¹ e I². Os fluxos magnéticos que atravessam as espiras dependerão do campo magnético de cada uma delas ou das correntes, conforme a definição de indutância.

Correntes parasitas: sempre que o fluxo magnético for variável, induzem-se correntes, denominadas correntes parasitas.

Transformador: utilizado para aumentar ou diminuir a tensão. O núcleo de ferro laminado, concentrando as linhas de campo magnético, faz com que o fluxo que atravessa a seção dos enrolamentos seja o maior possível, aumentando a eficiência e diminuindo a dissipação de energia.

Capítulo 9: Propriedades Magnéticas dos Materiais

Materiais Paramagnéticos: momentos magnéticos dos átomos ou moléculas tendem a alinhar-se na direção desse campo. Os momentos magnéticos dos elétrons desemparelhados encontram-se orientados aleatoriamente. São fracamente atraídos por campo externo intenso. A susceptibilidade é quase independente da temperatura e, na maioria dos casos, pequena.

Materiais Diamagnéticos: o campo produz correntes induzidas cujo sentido é contrário ao campo externo. Quando nos átomos ou moléculas o spin total é nulo, o comportamento predominante é o do diamagnetismo, onde os materiais são ligeiramente repelidos pelo campo externo. São sempre fracamente repelidos por campos externos muito intensos, característica de quase todos os materiais existentes na natureza. A susceptibilidade terá valor negativo.

Materiais Ferromagnéticos: materiais que sofrem forte atração sob ação de um campo magnético externo. Momentos magnéticos dos elétrons desemparelhados estão todos alinhados. Magnetização residual: remanência. Materiais com alta magnetização remanente são chamados de ferromagnetos duros, e os de pequena magnetização remanente, ferromagnetos doces ou suaves. Acima do ponto Curie, o material se torna paramagnético.

Materiais antiferromagnéticos: os momentos magnéticos se alinham de forma oposta.

Materiais ferrimagnéticos: quando os spins estão alinhados de forma oposta, mas como o número de spins em uma direção é diferente da outra, resulta em um momento magnético.

Momento Intrínseco: existirá, além do comportamento diamagnético muito fraco, o comportamento atrativo muito fraco, paramagnético.

Domínio Magnético: pequenas regiões da estrutura microscópica formadas por um certo número de átomos cujos momentos magnéticos possuem um alinhamento preferencial, não podendo, portanto, ser facilmente alterados pelas vibrações térmicas.

Temperatura Curie: temperatura em que o alinhamento dos domínios pode ser quebrado.

Origem do Magnetismo: o magnetismo atômico é devido tanto ao momento magnético orbital L como ao momento angular de spin S.

Materiais Duros: são utilizados como ímãs permanentes devido à sua grande magnetização remanente e campo coercitivo, o que resulta em um ciclo de histerese com uma grande área.

Materiais Moles: são aqueles facilmente magnetizáveis e também desmagnetizáveis com a retirada do campo externo; portanto, são utilizados em núcleos de transformadores e núcleos de solenoides.

Capítulo 10: Equações de Maxwell

1. Lei de Gauss para Campo Elétrico: estabelece que o fluxo do campo elétrico é proporcional à carga elétrica contida no interior de uma superfície fechada, S, denominada Gaussiana.
2. Lei de Gauss para Campo Magnético: o fluxo magnético através de uma Gaussiana é sempre nulo, o que quer dizer que as linhas de campo nunca divergem nem convergem para um ponto, pois os polos magnéticos são inseparáveis, levando a considerar a inexistência da carga magnética.
3. Lei de Ampère e Maxwell: mostra que a circulação do vetor campo magnético ao longo de qualquer trajetória fechada é proporcional à soma da corrente total mais a variação temporal do fluxo do campo elétrico que atravessa a superfície limitada pela circulação.
4. Lei de Faraday-Lenz: a circulação do campo elétrico, ao longo de uma trajetória fechada, é proporcional ao valor negativo da variação do campo magnético através da superfície limitada por essa circulação.