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Trabalho

Eletrotécnica 1o per. 2009

Componentes: Jorge Leoncio Stanley Brito Moisés Cabral Eduardo Fonseca

Automação Industrial Faculdade Estácio de Sá 26/1/2009

Indução Magnética Força Magnética

Trabalho de Eletrotécnica, 1 Período – Indução Magnética e Força Magnética.

Alunos: Jorge Leoncio, Stanley Brito, Moisés Rodrigues, Eduardo Fonseca

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Introdução03
Historia04
Fundamentos físicos06
Propriedade fundamental do campo magnético07
Permeabilidade Magnética08
Indução magnética ou densidade de fluxo magnético09
Linhas de indução09
Fluxo magnético num campo uniforme10
O fenômeno de indução magnética1
Classificação das substâncias magnéticas13
Histerese14
Ponto Curie ou temperatura Curie16
Indução eletromagnética16
Lei de Faraday18
Lei de Faraday-Lenz19
Lei de Faraday-Neumann19
Situações em que ocorre a força magnética21
Linhas de força2
Espectros magnéticos23
Ímã colocado em um campo magnético uniforme24
Força magnética nas cargas em movimento26
Força magnética nos condutores percorridos por corrente elétrica27
Bibliografia30

Sumário pág.

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Introdução

O mundo tal qual é conhecido, não seria o mesmo sem as inovações tecnológicas cujo domínio destas pelo homem foi movido pela incessante busca pelo entendimento dos fenômenos físicoquímicos relacionados. A Tecnologia está presente na vida da humanidade contemporânea graças ao empenho de grandes cientistas que dedicaram suas vidas à compreensão de tais fenômenos, oferecendo à população e ao ambiente os benefícios de suas propriedades. E um desses grandes fenômenos atualmente dominado e amplamente aplicado é a eletricidade e seus efeitos, em especial o magnético, a ser abordado.

Há cerca de 200 anos atrás não era utilizada a eletricidade. As atividades humanas estavam centralizadas na agricultura, onde se aplicava o trabalho humano e o animal. O mesmo se passava com outras profissões. A comunicação entre as pessoas era lenta, de voz a voz ou através de mensageiros a pé, a cavalo ou por barco. O deslocamento das pessoas também era lento e feito pelos mesmos meios. A iluminação era natural ou feita com a queima de óleos, como o de baleia, por exemplo, (o que originou um grande desbaste da população destes animais) ou, mais recentemente, queima de gases. O aquecimento era feito com queima de lenha, assim como a cozedura dos alimentos e os vestuários eram feitos manualmente.

A invenção do telefone por Bell tornou a comunicação à distância praticamente instantânea. A invenção da luz elétrica por Edison melhorou a qualidade de vida e a possibilidade de trabalhar nos períodos noturnos. A invenção do gerador elétrico e outras máquinas elétricas rotativas desenvolveram as indústrias e os transportes. O fonógrafo, o rádio e a televisão revolucionaram por completo o modo de vida humano em todos os aspectos, melhorando a qualidade de vida. Em suma, foi o entendimento dos fenômenos elétricos e magnéticos que alavancaram o desenvolvimento tecnológico atual.

É incontestável que os fenômenos eletromagnéticos são necessários ao estilo de vida cotidiano de modo que se tornou essencial o uso de aparelhos como celular, computador, microondas, TV, DVD e até mesmo, aparelhos um pouco mais simples como o chuveiro, geladeira, motores, etc.

A dependência tecnológica está popularizada de tal forma que se torna inconcebível viver em mundo sem esses aparelhos que não só trazem conforto e praticidade como também estão relacionados segurança e saúde ocupacional.

E um dos fatos que mais despertou a curiosidade dos cientistas, cujo conhecimento favoreceu o desenvolvimento da tecnologia foi a relação entre passagem de corrente elétrica e os Efeitos Magnéticos subsequentes.

A princípio, os pensadores antigos interpretavam a eletricidade e o magnetismo como fenômenos distintos não relacionados. E à medida que se aprofundavam nos estudos perceberam que as propriedades de ambos convergiam na relação causa-efeito.

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História

As civilizações antigas conheciam a magnetita, mineral que atrai o ferro. Até o início do século XVII tais fenômenos não haviam sido estudados de forma sistemática, o que foi feito pela primeira vez por William Gilbert, autor de De magnete (1600; Sobre os ímãs), que enunciou suas propriedades fundamentais e descobriu o campo magnético terrestre utilizando bússolas rudimentares.

No final do século XVIII, Charles-Augustin de Coulomb elaborou para a magnetostática leis semelhantes às que regiam os movimentos de atração e repulsão entre cargas elétricas em repouso. Assim, postulou que uma força magnética era diretamente proporcional a grandezas que denominou unidades de magnetização, ou intensidades de pólo magnético, e inversamente proporcional ao quadrado da distância que separa os objetos imantados.

No século XIX, em decorrência dos experimentos realizados pelo dinamarquês Hans

Christian Orsted e pelo britânico Michael Faraday, e das expressões matemáticas do britânico James Clerk Maxwell, unificaram-se as leis da eletricidade e do magnetismo e este passou a ser considerado uma manifestação das cargas elétricas em movimento.

William Gilbert, médico particular da rainha Elizabeth I da Inglaterra, interessou-se pela natureza dos fenômenos magnéticos da matéria e descreveu corretamente a Terra como um gigantesco ímã, cujos pólos magnéticos coincidem de modo aproximado com os de seu eixo de rotação. No entanto, suas tentativas de explicar os movimentos planetários como resultantes de forças magnéticas fracassaram e só mais de meio século depois Isaac Newton os atribuiria à força de gravitação.

Não há como descrever a história da eletricidade sem citar nomes como os dos ilustres cientistas Michael Faraday e Nicola Tesla cuja contribuição à ciência moderna pelos fenômenos de Indução Magnética relacionados à eletricidade se deu graças aos seus estudos.

Michael Faraday foi um físico e químico britânico considerado um dos cientistas mais influentes de todos os tempos. Suas contribuições mais importantes e seus trabalhos mais conhecidos foram os fenômenos da eletricidade e magnetismo, mas ele também fez contribuições muito importantes em química.

Faraday foi principalmente um experimentalista, de fato, ele foi descrito como o "melhor experimentalista na história da ciência", embora não conhecesse matemática avançada, como cálculo infinitesimal. Tanto suas contribuições para a ciência, e o impacto delas no mundo, são certamente grandes: suas descobertas científicas cobrem áreas significativas das modernas física e química, e a tecnologia desenvolvida baseada em seu trabalho está ainda mais presente. Suas descobertas em eletromagnetismo deixaram a base para os trabalhos de engenharia no fim do século XIX por pessoas como Edison, Siemens, Tesla e Westinghouse, que tornaram possível a eletrificação das sociedades industrializadas, e seus trabalhos em eletroquímica são agora amplamente usados em química industrial.

Michael Faraday Newington, Surrey, 2 de setembro de 1791 Hampton Court, 25 de agosto de 1867)

William Gilbert's De Magnete. Edição 1628

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Na física, foi um dos primeiros a estudar as conexões entre eletricidade e magnetismo. Em 1821, logo após Oersted ser o primeiro a descobrir que a eletricidade e o magnetismo eram associados entre si, Faraday publicou seu trabalho que chamou de "rotação eletromagnética" (princípio por trás do funcionamento do motor elétrico). Em 1831, Faraday descobriu a indução eletromagnética, o princípio por trás do gerador elétrico e do transformador elétrico. Suas idéias sobre os campos elétricos e os magnéticos, e a natureza dos campos em geral, inspiraram trabalhos posteriores nessa área (como as equações de Maxwell), e campos do tipo que ele fitou são conceitos-chave da física atual.

Nikola Tesla foi um inventor nos campos da engenharia mecânica e eletrotécnica, de etnia sérvia nascido na aldeia de Smiljan, na Fronteira Militar, no território da atual Croácia. Era súbdito do Império Austríaco por nascimento e mais tarde tornou-se um cidadão norteamericano. Tesla é muitas vezes descrito como um importante cientista e inventor da idade moderna, um homem que "espalhou luz sobre a face da Terra". É mais conhecido pela suas muitas contribuições revolucionárias no campo do eletromagnetismo no fim do século XIX e início do século X. As patentes de Tesla e o seu trabalho teórico formam as bases dos modernos sistemas de potência elétrica em corrente alterna (AC), incluindo os sistemas de distribuição de energia multifásicos e o motor AC, com os quais ajudou na introdução da Segunda Revolução Industrial.

Depois da sua demonstração de transmissão sem fios (rádio) em 1894 e após ser o vencedor da "Guerra das Correntes", tornou-se largamente respeitado como um dos maiores engenheiros eletrotécnicos que trabalhavam nos EUA. Muitos dos seus primeiros trabalhos foram pioneiros na moderna engenharia eletrotécnica e muitas das suas descobertas foram importantes a desbravar caminho para o futuro. Durante este período, nos

Estados Unidos, a fama de Tesla rivalizou com a de qualquer outro inventor ou cientista da história e cultura popular, mas devido à sua personalidade excêntrica e às suas afirmações aparentemente bizarras e inacreditáveis sobre possíveis desenvolvimentos científicos, Tesla caiu eventualmente no ostracismo e olhado como um cientista louco. Nunca tendo dado muita atenção às suas finanças, Tesla morreu empobrecido aos 86 anos.

A unidade de SI que mede a densidade do fluxo magnético ou a Indução Magnética (geralmente conhecida como campo magnético B), o tesla (T), foi nomeada em sua honra (na Conférence Générale des Poids et Mesures, Paris, 1960), assim como o efeito Tesla da transmissão sem-fio de energia para aparelhos eletrônicos com energia sem fio, que Tesla demonstrou numa escala menor (lâmpadas elétri-

Faraday trabalhando em seu laboratório no porão da Royal Institution, em Londres. Pintura de Harriet Moore

Nikola Tesla Smiljan, 10 de Julho de 1856

Nova Iorque, 7 de Janeiro de 1943

Foto do laboratório de Tesla em Colorado Springs, em 1900

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Aparte os seus trabalhos em eletromagnetismo e engenharia eletromecânica, Tesla contribuiu em diferentes medidas para o estabelecimento da robótica, controlo remoto, radar e ciência computacional, e para a expansão da balística, física nuclear e física teórica. Em 1943 o Supremo Tribunal dos Estados Unidos acreditou-o como sendo o inventor da rádio. Muitas das suas realizações foram usadas, com alguma controvérsia, para apoiar várias pseudociências, teorias sobre OVNIs, e as primeiras formas de ocultismo New Age.

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