Esta apostila cobre tópicos selecionados de HL para o curso avaliado pela primeira vez em 2025; não constitui o programa completo.
Pré-requisitos: ler as quantidades e unidades declaradas, e usar aritmética e as condições do modelo abaixo.
Os exemplos são originais e fictícios: não são medições reais nem investigações reais de estudantes.
19.2
Campos, motores e indução
O que explicaria esta observação?
Um ímã ao lado de um fio nem sempre produz corrente. Uma força eletromotriz induzida depende de variação do enlace de fluxo magnético.
Construa o modelo
Um campo descreve um efeito de força em posições no espaço.
Um condutor percorrido por corrente em um campo magnético pode experimentar uma força.
A indução eletromagnética ocorre quando o acoplamento do fluxo magnético muda.
Indução: Criação de fem pela variação do acoplamento do fluxo.
transformador: Dispositivo que transfere energia entre bobinas por meio de fluxo variável.
Vs/Vp = Ns/Np: 200 espiras para 50 espiras reduzem 12 V para 3 V (ideal)
Escolha evidências que possam testá-lo
Alterações na intensidade do campo, área da bobina, orientação ou movimento relativo podem alterar o acoplamento de fluxo.
A lei de Lenz descreve um efeito induzido que se opõe à mudança que o produziu, em conformidade com a conservação de energia.
No laboratório: Use uma bobina e um medidor sensível para comparar o movimento do ímã em cada direção. Registre que uma configuração estacionária não gera sinal induzido. Utilize fontes de baixa tensão aprovadas para demonstrações de motores.
Trabalhe a partir de quantidades conhecidas
Conhecido: um transformador tem 200 espiras primárias, 50 espiras secundárias e tensão primária de 12 V.
Para um transformador ideal, Vs/Vp = Ns/Np.
Vs = Vp × Ns/Np = 12 × 50 / 200 = 3.0 V.
Transformadores reais também dissipam energia.
Sua vez: Um transformador ideal tem Np=400, Ns=100 e Vp=20 V. Encontre Vs.
Verifique a conclusão e seus limites
Um transformador precisa de fluxo magnético variável; uma entrada DC constante não proporciona ação transformadora contínua.
A direção do campo magnético não é automaticamente a direção da força.
Não verdadeiro: Uma entrada DC constante produz ação transformadora ideal contínua. Um transformador funciona por indução eletromagnética, que exige fluxo variável. DC constante produz fluxo constante, portanto, após a breve variação no momento da ligar, não há fem induzida nem ação transformadora contínua.
Chave:
Um campo descreve um efeito de força em posições no espaço.
Alterações na intensidade do campo, área da bobina, orientação ou movimento relativo podem alterar o acoplamento de fluxo.
Observe: Um transformador precisa de fluxo magnético variável; uma entrada DC constante não proporciona ação transformadora contínua.
Escreva de uma tensão secundária de 8 V
Um transformador ideal possui 250 espiras primárias, 100 espiras secundárias e tensão primária de 20 V.
Encontre a tensão secundária. Uma entrada CC contínua não mantém um transformador ideal em funcionamento.
Escreva de um duplicação de Faraday
O fluxo de enlace de uma bobina dobra, seja dobrando B ou girando a bobina para alinhar com o campo.
A f.e.m. induzida depende da TAXA DE VARIAÇÃO do enlace — um fluxo dobrado mas depois constante não induz nada após a mudança.
Escreva da direção de Lenz
O polo norte de um ímã se aproxima de uma bobina.
A face próxima torna-se norte, repelindo a aproximação — a lei de Lenz é conservação de energia com convenção de sinais.
Explorar
Turns set the AC voltage ratio
Fewer secondary turns reduce voltage; more secondary turns increase it.
