Eletricidade e magnetismo estão intimamente relacionados, levando à adoção do termoeletromagnetismopara descrever fenômenos associados. Na verdade, até que ponto isso é verdade iludiu os cientistas até a segunda metade de 1800, quando James Clerk Maxwell, com base no trabalho de estimados físicos antes dele, produziram seu famoso conjunto de quatro equações diferenciais (cálculo), amarrando várias propriedades de campos magnéticos e campos elétricos.
Entendimentofluxo magnético, ou as linhas do campo magnético passando por um plano geométrico definido chamado deárea vetorial, leva a vários fenômenos físicos importantes, incluindoIndução eletromagnética, ou a geração de força eletromotriz (EMF).
O que é fluxo magnético?
O fluxo magnético total é essencialmente uma medida dequantas linhas de campo magnético estão passando por uma determinada área de superfície A- isto é, uma medida da força do campo magnético. Mais formalmente, é definido como:
\ Phi_B = B \ cdot A = BA \ cos {\ theta}
onde θ é o ângulo entre o campo magnético B ea perpendicular a Ana região definida.
- O campo magnético B, ou odensidade de fluxo magnético por unidade de área, é medido em tesla (T) em unidades SI, enquanto A é a área pela qual o campo está passando em m2. A unidade SI de fluxo magnético é o weber (Wb), onde Wb = T⋅m2.
Se B não for uniforme na superfície de A, a definição do cálculo é que Φ = ∫B⋅dA. Esta função integral de superfície significa que os valores de fluxo através de porções quase infinitamente pequenas de A são determinados independentemente e somados para obter um valor composto.
Qual é o significado do fluxo magnético?
Lei de Gauss: O fluxo magnético líquido através de uma superfície fechada é 0. Esta é a segunda equação de Maxwell e é consistente com a ideia de que não existem monopolos magnéticos.
Não importa quão pequeno seja o volume que você escolher, um campo magnético sempre pode ser descrito como incluindo um dipolo ou uma minúscula barra magnética invisível. Isso contrasta com os campos elétricos, que são gerados por cargas pontuais (ou matrizes de cargas pontuais isoláveis).
Lei do eletromagnetismo de Faraday:Induzidoforça eletromotriz(EMF) em uma bobina de fio com N voltas é N multiplicado pela mudança no fluxo com o tempo:
EMF = N \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t}
O fluxo pode ser alterado no tempo variando B, alterando a área da seção transversal A ou mudando o ângulo entre B e A girando a bobina ou fonte de campo.
- EMF tem unidades de tensão (diferença de potencial), não de força. É apelidado de "força" porque a voltagem é o que induziu as cargas a se moverem, produzindo corrente, em primeiro lugar.
Lei de Lenz:A corrente elétrica induzida flui em uma direção que se opõe à mudança que a causou. Por exemplo, digamos que você tenha uma bobina de fio não conectada a nenhuma fonte de alimentação.
Imagine mover uma barra magnética longitudinalmente no meio da bobina ao longo de seu eixo, como inserir uma haste bem no meio de um longo tubo sem tocar nas laterais do tubo. Este campo aumentado na bobina induz a corrente a fluir em uma direção tal que gere um campo magnético oposto ao aumento.
Se você repetir este procedimento depois de trocar as extremidades do pólo sul e do pólo norte do ímã, a mudança produzida é igual em magnitude e direção oposta em comparação com o primeiro caso, e a corrente fluirá na direção oposta como um resultado.