- Introdução

Para produzir corrente elétrica é necessário o consumo de outra forma de energia elétrica. Até a época de Faraday, somente a energia química era transformada em energia elétrica, através de pilhas e baterias. Mas esse processo não era suficiente para transformar  grandes quantidades de energia elétrica, que são necessárias para as atividades diárias.

Em 1831, Faraday descobriu o fenômeno da indução eletromagnética, provocando uma verdadeira revolução no estudo do Eletromagnetismo. Graças a esta descoberta foi possível construir geradores, aparelhos que funcionam a partir do fenômeno da indução eletromagnética, e que transformam energia mecânica, como a queda d’água de uma usina hidrelétrica, em energia elétrica. Vejamos como funciona essa transformação. 

Os geradores elétricos são dispositivos que, utilizando outras formas de energia (mecânica, térmica, química), realizam trabalho sobre as cargas, aumentando o potencial delas e sendo, portanto, capazes de gerar uma corrente elétrica.

Como exemplos de geradores podemos citar as usinas termoelétricas, as pilhas e baterias, as usinas eólicas e as usinas hidrelétricas.

- Corrente induzida em um circuito

 Considere a Figura 1 que apresenta um circuito fechado submetido a um campo magnético, constituído pela barra e pelo trilho GEFH.

 
            Figura 1: Corrente induzida na barra no sentido CEFD.
            Fonte: MÁXIMO, ALVARENGA, 2005.

 Verifica-se nesse circuito que a barra CD sofre uma polarização devido ao campo magnético. Se a barra CD for deslocada para a direita com uma velocidade qualquer ou constante, em virtude da diferença de potencial entre os seus extremos, uma corrente elétrica passará neste circuito no sentido CEFD. Como essa corrente foi estabelecida pela força eletromotriz (fem) induzida na barra, ela é denominada corrente induzida.

Fazendo o movimento para a esquerda da barra CD o sentido da corrente sofrerá uma inversão e a corrente passará a circular no sentido DFEC, Figura 2.

            Figura 2: Corrente induzida na barra no sentido DFEC.
            Fonte: MÁXIMO, ALVARENGA, 2005.

 Essa corrente que muda periodicamente de sentido é chamada de corrente alteranda.

 - Lei de Faraday

 Para entender a lei de Faraday, precisamos conhecer o que é o fluxo magnético.

Considerando uma superfície plana (Figura 3), de área A, colocada dentro de um campo magnético uniforme , traçamos uma perpendicular à superfície, designando por Ɵ o ângulo formado por esta normal N com o vetor . 

            Figura 3: Fluxo magnético através da superfície A
            Fonte: MÁXIMO, ALVARENGA, 2005.

O fluxo magnético através desta superfície é representado pela letra grega fi e definido pela seguinte expressão:

No SI, a unidade de fluxo magnético é denominada 1 weber = 1Wb, em homenagem ao físico alemão do século XIX, Wilhelm Eduard Weber (1804-1891).

1 Wb = 1 T . m² (T = tesla)

Analisando a Figura 4 podemos ver que em (a) nenhuma linha de indução está perfurando a superfície, logo, temos um fluxo nulo. Em (b) já temos certo fluxo através da superfície e em (c) temos a superfície perpendicular a B, e, portanto, temos um valor máximo para o fluxo magnético. Em (c) a reta normal N e o campo magnético B formam um ângulo nulo entre eles, e pela equação vemos que o cosseno de 0° é 1, portanto, o valor é máximo para o fluxo.

               
            Figura 4: Em (a) o fluxo é nulo, em (b) tem um certo valor de fluxo e em (c) o fluxo é máximo
            Fonte: MÁXIMO, ALVARENGA, 2005.

 A partir dessas considerações Faraday, verificou que sempre que ocorrer uma variação no fluxo magnético através de um circuito, aparecerá, neste circuito, uma fem induzida. Esta definição constitui a sua lei. O valor desta fem, Ԑ, é dado por:

 - Gerador de corrente alternada

 Os geradores elétricos funcionam baseados no fenômeno da indução eletromagnética. No caso de um gerador, temos um ímã fixo e é um conjunto de espiras que giram dentro do campo magnético produzido pelo ímã. Enquanto o conjunto de espiras gira dentro do campo magnético, podemos perceber que há uma variação do fluxo magnético através dela. Isto acontece porque a inclinação do conjunto de espiras, em relação ao campo magnético, está variando continuamente, Figura 5.

        Figura 5: O brilho da lâmpada indica a intensidade da corrente alternada gerada na espira, à medida que ela gira variando o fluxo.
           Fonte: MÁXIMO, ALVARENGA, 2005.

Devido a esse movimento alternado do conjunto de espiras, a corrente induzida aparecerá no circuito ora em um sentido, ora em sentido contrário. Por esse motivo, a corrente que aparece no circuito ligado ao conjunto de espiras recebe o nome da de corrente alternada.

Os grandes geradores de corrente alternada, encontrados nas usinas hidrelétricas, funcionam de maneira semelhante à que acabamos de descrever. A energia da queda-d’água é aproveitada para colocar em rotação estes geradores, transformando então, grandes quantidades de energia mecânica em energia elétrica.

No simulador temos uma modelagem do fenômeno da indução eletromagnética. na simulação temos o ímã girando e as espiras fixas. Isto mostra que é indiferente, tanto pode ser a espira girando dentro de um campo magnético como pode ser o ímã girando próximo de uma ou de um conjunto de espiras. 

- Sentido da Corrente induzida (Lei de Lenz)  

A indução electromagnética é o fenômeno que origina a produção de uma força electromotriz (fem) num meio ou corpo exposto a um campo magnético variável, ou a um meio móvel exposto a um campo magnético estático. É assim que, quando um condutor, estiver exposto a um campo magnético variável produz-se uma corrente induzida. Este fenômeno foi descoberto por Michael Faraday que o expressou indicando que a magnitude da tensão induzida é proporcional à variação do fluxo magnético (Lei de Faraday).

Mas o sentido da corrente induzida, foi Heinrich F. E. Lenz que determinou. Ele comprovou que a corrente devida a fem induzida se opõe à mudança de fluxo magnético, de tal forma que a corrente tende a manter o fluxo. Isto é válido tanto para o caso em que a intensidade do fluxo varie ou que o corpo condutor se mova em relação ao campo magnético.

Podemos descrever a Lei de Lenz da seguinte forma:

A corrente induzida aparece em um circuito sempre com um sentido tal que o campo magnético que ela cria tende a contrariar a variação do fluxo magnético que a originou.

Isto significa que a corrente induzida é estabelecida devido a um aumento do fluxo magnético e o seu sentido é tal que o campo criado pela corrente tem sentido contrário ao campo magnético existente no interior do circuito. Também, em virtude de uma diminuição no fluxo magnético, o seu sentido é tal que o campo criado pela corrente tem o mesmo sentido do campo magnético existente no interior do circuito.

A indução eletromagnética é o princípio fundamental sobre o qual operam transformadores, geradores, motores elétricos e a maioria das demais máquinas elétricas.

Exemplo: "Campo magnético criado por uma corrente induzida por um ímã numa espira circular." Para que isto ocorra, utiliza-se um ímã em movimento (em relação à espira) para fazer variar o fluxo magnético das linhas de indução que atravessam a superfície da espira.