Resumo da aula
Eletromagnetismo no ENEM — cobrança quase toda conceitual: quem gera o quê (corrente → campo; variação de fluxo → corrente), por que o transformador só funciona em corrente alternada, como funcionam usina, dínamo, fogão por indução, freio magnético e trem maglev. Com os fundamentos claros as alternativas erradas se denunciam sozinhas.
Experimento de Ørsted (1820) — a agulha de uma bússola, alinhada ao campo da Terra, gira ao lado de um fio percorrido por corrente. Conclusão: cargas elétricas em movimento (corrente elétrica, i) geram campo magnético (B) ao redor do condutor. As linhas do campo são circunferências em torno do fio; o sentido vem da regra da mão direita (polegar = corrente, dedos = campo). É o "caminho de ida": eletricidade → magnetismo.
Lei de Faraday-Lenz (indução) — o "caminho de volta": uma VARIAÇÃO do fluxo magnético através de um circuito fechado, ao longo do tempo, induz uma força eletromotriz (ε = −ΔΦ/Δt) e, portanto, uma corrente induzida — sem pilha nem gerador ligado. Regra de ouro: sem variação de fluxo, não há corrente induzida. Campo constante, ímã parado, bobina parada dentro de um campo fixo = corrente zero. Lenz dá o sentido: a corrente induzida cria um campo que se opõe à variação que a gerou (por isso é preciso força para aproximar ou afastar o ímã, e daí vêm os freios magnéticos). Regra da mão direita: aproximar o ímã induz corrente num sentido; afastar inverte o sentido.
Grandezas — campo magnético B em tesla (T); fluxo magnético Φ = B · A · cos θ em weber (Wb), onde A é a área atravessada e θ o ângulo entre a normal da área e o campo: fluxo máximo com a espira "de frente" para o campo (θ = 0°, cos = 1) e nulo com a espira paralela às linhas (θ = 90°). O fluxo varia quando muda B (aproximar/afastar o ímã, corrente alternada), A (espira que se deforma) ou θ (espira girando — é o gerador).
Gerador — turbina (queda d'água, vapor, vento) gira a bobina dentro do campo de um ímã: θ varia continuamente, o fluxo oscila e sai tensão alternada. A tensão induzida cresce com o número de espiras, com a intensidade do campo, com a área da bobina e com a velocidade de rotação (frequência). Dínamo de bicicleta: o pneu gira o ímã junto à bobina → lâmpada acende só com a roda em movimento. Usinas hidrelétricas, eólicas e termelétricas são o mesmo princípio em escala industrial.
Transformador — duas bobinas (primário com N₁ espiras e secundário com N₂) enroladas num núcleo de ferro. A corrente alternada no primário cria um fluxo que varia 60 vezes por segundo (60 Hz) no núcleo e induz tensão no secundário: U₁/U₂ = N₁/N₂. Mais espiras no secundário = tensão maior (elevador); menos = menor (abaixador). Só funciona com corrente ALTERNADA: com corrente contínua o fluxo se estabelece uma vez e para de variar — tensão induzida zero. É por isso que a rede elétrica é alternada: eleva-se a tensão para transmitir com menos perda e abaixa-se nos postes.
Aplicações que caem — fogão por indução: a bobina sob o vidro produz campo variável, que induz correntes (de Foucault) no fundo metálico da panela; a panela esquenta por efeito Joule e o vidro fica frio — só panelas de material ferromagnético funcionam. Freio magnético (trens, montanha-russa): o metal em movimento atravessa um campo, as correntes induzidas se opõem ao movimento (Lenz) e freiam sem atrito. Maglev: levitação e propulsão por campos magnéticos. Estimulação magnética transcraniana: bobinas fora da cabeça induzem correntes no tecido cerebral — precisam de campo variável e a corrente induzida cresce com a corrente da bobina. Detectores de metal, cartões magnéticos, microfones e alto-falantes seguem a mesma lógica.
Pegadinhas — corrente gera campo (Ørsted); só VARIAÇÃO de campo/fluxo gera corrente (Faraday); "campo constante induz corrente" está sempre errado; transformador não funciona em corrente contínua; mais espiras = mais tensão, não menos; elétrons não "saem" da bobina para outro corpo — o que se transmite é o campo; fogão por indução aquece a panela (corrente induzida + Joule), não o vidro.