Contextualização

A Lei de Faraday, formulada em 1831, é um dos principais conceitos da Eletromagnetismo, ramo da Física que estuda as interações entre corpos eletricamente carregados e a influência de campos magnéticos. Esta lei detalha como uma variação no fluxo magnético pode gerar corrente elétrica em um circuito fechado, fenômeno este conhecido como indução eletromagnética. A descoberta deste fenômeno abriu portas para o desenvolvimento de inúmeras tecnologias e melhorou nosso entendimento sobre o universo.

A Lei de Faraday possui duas fórmulas principais. A primeira delas, E = -N.∆Φ/∆t, descreve a força eletromotriz (E) induzida em um circuito fechado de N espiras, devido a uma variação do fluxo magnético (Φ) em relação ao tempo (t). O sinal negativo está relacionado com a Lei de Lenz, que afirma que a tensão induzida sempre se opõe a variação do fluxo magnético que a produziu. A segunda fórmula, Φ = B.A.cosθ, descreve o fluxo magnético (Φ) através de uma área (A) em presença de um campo magnético (B), sendo θ o ângulo entre o vetor de área e o vetor campo magnético.

Os estudos acerca do electromagnetismo, especificamente Lei de Faraday, nos propiciam compreensão de elementos do nosso dia-a-dia que, por vezes, passam despercebidos. Exemplos simples estão ligados à geração de energia em usinas hidrelétricas, onde a variação do fluxo magnético em um gerador ocorre por meio da rotação de uma turbina movida pela queda d'água. Ou ainda, em nosso uso pessoal de smartphones, onde a tecnologia de carregamento sem fio é apoioada na indução magnética.

Nossa economia global e nossas vidas diárias dependem de invenções que utilizam os princípios da Lei de Faraday. Desde os geradores de energia que mantêm nossas cidades iluminadas, passando pelos veículos elétricos que nos transportam, até dispositivos de armazenamento de energia, como baterias e supercondensadores, todos funcionam com base nos princípios desta lei.

Janeiro, Caio. "Experimentos de física para o ensino médio". SBF, 2014. Sampaio, J.B.; Caldas, I.L. "Física Geral e Experimental". EdUSP, 2002. Feynman, R. "Feynman lectures on physics". Addison-Wesley, 1963.

Atividade Prática: Construindo um Dínamo

Objetivo do Projeto

O objetivo deste projeto é aplicar os conceitos da Lei de Faraday e da Lei de Lenz, construindo um dínamo simples. Este projeto oferece uma oportunidade para os alunos visualizarem o conceito de indução eletromagnética, ao mesmo tempo em que reforça suas habilidades de trabalho em equipe, gerenciamento de tempo, resolução de problemas e pensamento criativo.

Descrição do Projeto

Em grupos de 3 a 5 alunos, vocês irão construir um dínamo simples, um dispositivo que converte energia mecânica em energia elétrica, usando materiais de baixo custo e comumente disponíveis. Posteriormente, irão usar o dínamo para acender um LED e medir a tensão e a corrente geradas.

Materiais Necessários

• Ímãs de neodímio
• Fio de cobre esmaltado
• Tubo de PVC ou qualquer objeto circular de tamanho similar
• LED
• Multímetro
• Fita isolante

Desenvolvimento

Passo 1: Construção da Bobina

Enrole o fio de cobre esmaltado ao redor do tubo de PVC aproximadamente 200 vezes. Certifique-se de deixar uma ponta de fio longa suficiente em cada extremidade da bobina.

Passo 2: Conexão do LED

Raspe a camada de esmalte nas extremidades do fio para expor o cobre e em seguida conecte as extremidades do fio aos terminais do LED com fita isolante.

Passo 3: Testando o Dínamo

Mova rapidamente um ímã de neodímio para dentro e para fora da bobina que você criou. O LED deve acender, indicando que você gerou corrente elétrica.

Passo 4: Medições e Análise

Use um multímetro para medir a tensão e a corrente geradas. Realize várias tentativas, alterando a velocidade e a direção do movimento do ímã. Registre seus resultados e analise-os em função da Lei de Faraday.

Entrega do Projeto

Após a realização da prática de indução eletromagnética, cada grupo deve elaborar um relatório contendo:

1. Introdução: Contextualizar o tema, sua relevância e aplicação no mundo real e o objetivo do projeto.

2. Desenvolvimento: Descrever a Lei de Faraday e a Lei de Lenz. Explicar a montagem do dínamo em detalhes. Apresentar a metodologia de medição e análise dos resultados.

3. Conclusões: Concluir o trabalho retomando os pontos principais, explicitar os aprendizados obtidos e as conclusões retiradas sobre o projeto.

4. Bibliografia: Indicar as fontes de consulta e estudo para a realização do projeto.

O relatório deverá ser formatado de acordo com as normas da ABNT e será avaliado tanto pelo conteúdo quanto pela organização, clareza de expressão e correção gramatical.