A indução eletromagnética é fundamental para que operadores, geradores, motores elétricos e tantos outros aparelhos que dependem da energia elétrica funcionem. A indução eletromagnética se refere ao surgimento de uma corrente elétrica em um condutor, este precisa estar ligado a um campo magnético.
Em 1820, um físico-químico dinamarquês chamado Hans Christian Oersted, descobriu que as correntes elétricas poderiam criar campos magnéticos. Esse foi um momento inicial para pensar sobre a relação entre o magnetismo e a eletricidade.
Ora, se a partir das correntes elétricas há formação de força magnética, será que a partir dos campos magnéticos também há possibilidade de criar eletricidade? Foi essa pergunta que inquietou vários pesquisadores que vieram depois de Oersted.
Em 1831, um físico-químico britânico chamado Michael Faraday, começava a realizar experimentos nessa área.
Em uma de suas experiências ele utilizou um anel feito de ferro, enrolou um fio de cobre na metade do anel, e outro fio de cobre na parte restante.
Em seguida, ligou as extremidades de um dos fios de cobre que estavam enrolados sobre uma bateria. A outra parte, ele conectou a outro pedaço de fio e passou por uma bússola que estava distante do anel.
Ao ligar a bateria, Faraday observou que a bússola alternava a direção, mantendo-se assim até quando a bateria era desligada. Mas, se ele mantivesse a corrente elétrica ligada de forma constante, a bússola parava de se movimentar.
O segundo experimento de Faraday foi realizado com um ímã cilíndrico permanente. Ao colocar o ímã dentro de uma bobina (cilindro em que se enrolam fios), o galvanômetro, instrumento medidor de potencial elétrico, começou a se movimentar, indicando a presença de corrente elétrica.
Um objeto feito de aço magnetizado estava gerando energia elétrica. Foi assim que Michael Faraday descobriu a indução eletromagnética.
Lei de Faraday e Lei de Lenz
Faraday já tinha realizado um enorme avanço ao descobrir que havia a possibilidade de gerar eletricidade a partir do campo magnético.
Ele foi determinante para identificar os princípios da indução eletromagnética e também observar que elas variavam de sentido. Mas Faraday ainda não tinha descoberto como.
Ainda assim, ele desenvolveu a fórmula para a indução eletromagnética. Ela determina a força eletromotriz induzida (F.E.M) presente nos objetos que geram corrente elétrica em um circuito.
A fórmula, que leva o seu nome, ficou assim:
ε = – ΔΦ /Δt
Sendo que:
ε: força eletromotriz induzida (V)
ΔΦ: variação do fluxo magnético (Wb)
Δt: intervalo de tempo (s)
Princípio de Heinrich Lenz
Três anos depois, Heinrich Lenz, um físico russo que também estudava o eletromagnetismo, fez alguns experimentos com imãs permanentes, ele observou que:
- Quando o fluxo magnético aumenta, uma corrente induzida é produzida. Essa mesma corrente criada, tenta impedir o aumento do fluxo magnético, tornando-se uma força negativa. Daí a fórmula da indução magnética leva o sinal negativo (-) na frente.
- Toda vez que esse ímã chega próximo ao condutor (espira) de eletricidade, o fluxo magnético da superfície desse condutor aumenta.
- O aumento desse fluxo cria uma corrente induzida, esse fluxo possui o sentido inverso do campo que o ímã originou.
A indução eletromagnética no cotidiano
- Geradores de corrente alternada
Um gerador é um aparelho utilizado para converter energia mecânica, química ou qualquer outra forma de energia, em energia elétrica. O tipo mais comum é o dínamo, um aparelho que produz corrente contínua para converter a energia mecânica em elétrica através da indução eletromagnética.
O dínamo é formado por um ímã e uma bobina. A energia mecânica (de um corpo qualquer em movimento, nas usinas por exemplo) faz girar um dos eixos do ímã. Dessa forma ele fica alterando entre os polos norte e sul na bobina e por indução produzem energia elétrica e campo magnético.
- Transformadores
Antes de chegar ao destino final, a energia elétrica produzida nas usinas passa por várias fases. Até ser transportada para o consumo, ela passa por um sistema de transformação.
O transformador é um dispositivo que leva energia ou potência elétrica de um circuito para o outro, induzindo correntes, tensões e diminuindo a perda de energia que pode ocorrer durante as transmissões.
Durante todo o estágio de transmissão, é provável que até chegar ao seu destino final, a energia elétrica sofra algumas alternâncias na tensão. É justamente o transformador que calcula e modifica as tensões de acordo com a necessidade.
O transformador é composto por diversas partes, mas apenas duas são as principais:
Enrolamento – formado por várias bobinas geralmente feitas de cobre eletrolítico.
Núcleo – Geralmente feito com um material ferromagnético. É no núcleo que ocorre a transferência da corrente induzida do enrolamento primário para o secundário.