Electromagnetic Induction and Faraday's Law · Indução Eletromagnética e Lei de Faraday
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| electromagnetic induction/ɪˌlektrəʊməɡˈnetɪk ɪnˈdʌkʃn/ | indução eletromagnética |
| magnetic flux/mæɡˈnetɪk flʌks/ | fluxo magnético |
Wave a magnet near a coil — and make electricity
- Push a magnet in and out of a coil of wire and a current flows, with no battery at all.
- Moving the magnet generates a voltage — the reverse of the motor effect.
- This is electromagnetic induction 电磁感应, and it powers every generator on Earth.
- Every power station, from coal to wind, is really just spinning magnets near coils.
Agite um ímã perto de uma bobina — e gere eletricidade
- Empurre um ímã para dentro e para fora de uma bobina de fios e uma corrente flui, sem bateria alguma.
- Mover o ímã gera uma tensão — o inverso do efeito motor.
- Isso é indução eletromagnética 电磁感应, e alimenta todos os geradores na Terra.
- Toda usina, de carvão a eólica, é basicamente girar ímãs perto de bobinas.
A changing field induces a voltage
- What matters is a change in the magnetic field through the coil — its flux 磁通量.
- A changing flux induces a voltage (an EMF) in the coil.
- Move the magnet, spin the coil, or switch a current on or off — any change works.
- Hold everything still and the induced voltage vanishes; it is the change that counts.
Um campo variável induz uma tensão
- O que importa é uma variação no campo magnético através da bobina — seu fluxo 磁通量.
- Um fluxo variável induz uma tensão (uma FEM) na bobina.
- Mova o ímã, gire a bobina, ou ligue/desligue uma corrente — qualquer variação funciona.
- Mantenha tudo parado e a tensão induzida some; é a variação que conta.
Induce a current · Induzir uma corrente
Move a magnet through a coil at different speeds and watch the induced current change. · Mova um ímã através de uma bobina a diferentes velocidades e observe a mudança na corrente induzida.
What is needed to induce a voltage in a coil? · O que é necessário para induzir uma tensão numa bobina?
Only a changing flux induces an EMF; a steady field does nothing. · Apenas um fluxo variável induz uma FEI; um campo estável não faz nada.
Faraday's law
- Faraday's law: the induced EMF equals the rate of change of flux, $\varepsilon = -N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$.
- $N$ is the number of turns, and $\Phi$ the magnetic flux through each.
- A faster change, or more turns, gives a bigger induced voltage.
- The minus sign is Lenz's law — the induced current opposes the change that made it.
Lei de Faraday
- Lei de Faraday: a FEM induzida é igual à taxa de variação do fluxo, $\varepsilon = -N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$.
- $N$ é o número de espiras, e $\Phi$ o fluxo magnético através de cada uma.
- Uma variação mais rápida, ou mais espiras, resulta em uma tensão induzida maior.
- O sinal de menos é a lei de Lenz — a corrente induzida se opõe à mudança que a causou.
A $100$-turn coil has its flux change by $0.02\ \text{Wb}$ in $0.5\ \text{s}$. What is the size of the induced EMF, in $\text{V}$? · Uma bobina de $100$ voltas tem sua flux variando por $0.02\ \text{Wb}$ em $0.5\ \text{s}$. Qual é a magnitude da FEM induzida, em $\text{V}$?
$|\varepsilon| = N\Delta\Phi/\Delta t = 100 \times 0.02/0.5 = 4\ \text{V}$.
Increasing the number of turns in the coil makes the induced EMF: · Aumentar o número de voltas na bobina torna a FEI induzida:
$\varepsilon = -N\Delta\Phi/\Delta t$: more turns $N$ gives a bigger EMF. · $\varepsilon = -N\Delta\Phi/\Delta t$: mais voltas $N$ dão uma FEI maior.
The minus sign in Faraday's law is ____ law: the induced current opposes the change. · O sinal de menos na lei de Faraday é a ____ lei: a corrente induzida opõe-se à mudança.
Lenz's law: the induced current opposes the change in flux that produced it. · Lei de Lenz: a corrente induzida opõe-se à mudança no fluxo que a produziu.
Generators and transformers
- A generator spins a coil in a field, constantly changing the flux to make AC electricity.
- A transformer uses a changing current in one coil to induce a voltage in another.
- Both are just Faraday's law at work, converting motion (or changing current) into voltage.
- Induction is the two-way bridge between electricity and magnetism.
Geradores e transformadores
- Um gerador gira uma bobina num campo, variando constantemente o fluxo para gerar eletricidade CA.
- Um transformador usa uma corrente variável numa bobina para induzir uma tensão noutra.
- Ambos são apenas a lei de Faraday em ação, convertendo movimento (ou corrente variável) em tensão.
- A indução é a ponte bidirecional entre eletricidade e magnetismo.
A magnet held still inside a coil induces a steady current. · Um ímã segurado parado dentro de uma bobina induz uma corrente estável.
No change in flux means no induced current — the magnet must be moving. · Nenhuma mudança no fluxo significa nenhuma corrente induzida — o ímã deve estar a mover-se.
Select all · todos ways to increase the induced EMF in a coil. · Selecione todas as maneiras de aumentar a FEI induzida numa bobina.
A faster change, more turns, or a stronger magnet all raise the EMF. Holding still induces nothing. · Uma mudança mais rápida, mais voltas ou um ímã mais forte aumentam a FEI. Manter imóvel não induz nada.
Induction needs a changing flux, not just a field. A magnet sitting still inside a coil induces no current — only moving it (changing the flux) does. And Lenz's law (the minus sign) means the induced current always opposes the change causing it.
A indução precisa de um fluxo variável, não apenas de um campo. Um ímã parado dentro de uma bobina não induz nenhuma corrente — só movê-lo (variando o fluxo) faz isso. E a lei de Lenz (o sinal de menos) significa que a corrente induzida sempre se opõe à mudança que a causou.
A coil of $N = 100$ turns has the flux through it change by $\Delta\Phi = 0.02\ \text{Wb}$ in $\Delta t = 0.5\ \text{s}$. Find the size of the induced EMF.
- $|\varepsilon| = N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t} = 100 \times \dfrac{0.02}{0.5} = 4\ \text{V}$.
Change the flux faster (smaller $\Delta t$) and the induced voltage grows.
Uma bobina de $N = 100$ espiras tem seu fluxo variado em $\Delta\Phi = 0.02\ \text{Wb}$ durante $\Delta t = 0.5\ \text{s}$. Encontre o valor da FEM induzida.
- $|\varepsilon| = N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t} = 100 \times \dfrac{0.02}{0.5} = 4\ \text{V}$.
Varie o fluxo mais rápido (menor $\Delta t$) e a tensão induzida aumenta.
Electromagnetic induction: a changing magnetic flux induces an EMF. Faraday's law: $\varepsilon = -N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ — faster change or more turns means more voltage. The minus sign is Lenz's law (the induced current opposes the change). Generators and transformers all run on this.
Indução eletromagnética: um fluxo magnético variável induz uma FEM. Lei de Faraday: $\varepsilon = -N\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$ — variação mais rápida ou mais espiras significam mais tensão. O sinal de menos é a lei de Lenz (a corrente induzida se opõe à mudança). Geradores e transformadores funcionam todos com isso.