Lei de Faraday para a geração de eletricidade

RKA10GM - Nós já olhamos para a lei de Faraday com algum detalhe. Ela nos mostrou que, se temos algum tipo de loop de condutor e uma variação do fluxo magnético naquela superfície delimitada pelo condutor, então, haverá uma força eletromotriz induzida, o que vai fazer com que uma corrente elétrica circule pela bobina. Claro, a intensidade da corrente depende da resistência do condutor, e há várias formas de provocar uma mudança de fluxo magnético, já vimos isso também. Você pode provocar uma mudança no campo magnético, pode modificar a orientação do campo magnético ou a sua magnitude, pode modificar a forma delimitada pelo condutor. Lembre-se que o fluxo magnético é o componente perpendicular do campo magnético na superfície delimitada pelo condutor. E a ideia deste vídeo é ver como podemos gerar uma força eletromotriz não modificando a intensidade do campo magnético nem a área da superfície delimitada pelo condutor, mas modificando a orientação da bobina. Em particular, vamos estudar a rotação do loop. Vamos ver, eu tenho aqui um loop conectado a um eixo e vou rotacioná-lo no sentido horário através deste campo magnético de intensidade constante, o que significa que estes vetores de campo magnético estão em diferentes pontos, como uma amostra, todos eles indicando mesma direção, mesmo sentido, mesma intensidade. E o que vamos ver é que, rotacionando o loop, o ângulo formado entre o campo magnético e a superfície delimitada pelo condutor está mudando, e a partir deste ponto girando no sentido horário, o componente perpendicular do campo magnético em relação à superfície vai aumentar. E sobre o que estou falando? Vamos olhar sob este ponto de vista. Aqui podemos ver o campo magnético em relação à superfície da bobina formando um certo ângulo. Posso desenhar o ângulo aqui, não é muito simples de ver. Aqui estaria... Posso dizer que aquele ângulo é este, e se rotacionarmos o loop no sentido horário, o que vai acontecer com este ângulo? Vamos dizer que estamos rotacionando em uma velocidade angular constante e depois de rotacionar um pouquinho, vamos ter aqui... O vetor do campo magnético vai se parecer com algo como isto. O componente vertical, que é o que nos importa para pensar no fluxo, estará parecido com isto. Ele vai de algo que estava parecendo com aquilo e vai para algo parecido com isto, portanto, aumentando a intensidade. Então, neste ponto da rotação, a partir daquela situação em que a superfície estava alinhada com os vetores de campo magnético e na qual vamos girando, o componente perpendicular do vetor do campo magnético vai aumentando. O que significa que vamos ter aumento do fluxo magnético em um intervalo de tempo. Então, se vamos aumentando o fluxo magnético conforme giramos o nosso condutor até chegar ao ponto de alinhamento novamente, o que vai acontecer? Vamos conseguir uma corrente induzida. E qual vai ser a orientação desta corrente no condutor? Queremos uma corrente que vá contra a variação do fluxo. O fluxo está aumentando no sentido para cima, portanto, precisamos, nas setas verdes, que o campo magnético gerado pela corrente induzida seja este. Como sempre, vou usar a regra da mão direita: meus dedos estão envolvendo o condutor para provocar aquele campo magnético que vai contra a variação do fluxo, então, meu polegar vai apontar para o sentido da corrente que, neste caso, vai ser o sentido horário. Um grande ponto que eu quero mostrar para você é que há várias maneiras de ter variação no fluxo magnético e, portanto, várias formas de induzir uma corrente elétrica. E esta forma apresentada é particularmente interessante porque você pode pensar um pouquinho e ver que posso transformar uma rotação mecânica em uma corrente induzida. E isso, embora seja um mecanismo muito simples, é a ideia básica para o funcionamento de um gerador elétrico, o que é basicamente o reverso de um motor elétrico. No motor elétrico existe uma corrente elétrica que faz algo rotacionar. Aqui temos o contrário, algo rotacionando que vai gerar uma corrente elétrica. E é exatamente o que temos quando olhamos para um gerador eólico ou para uma usina hidrelétrica. Existe um mecanismo muito mais elaborado ali, mas o vento faz com que as pás girem, e uma corrente elétrica vai ser gerada por um mecanismo mais avançado do que este, é claro, mas com a mesma ideia. Tudo isso é simplesmente a lei de Faraday funcionando. Voltemos à usina hidrelétrica, que usa a energia potencial da água que faz girar o eixo que vai nos ajudar a gerar eletricidade pelo mesmo princípio. Até o próximo vídeo!