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Lei de Faraday

A lei de Faraday é uma lei do eletromagnetismo que postula que a força eletromotriz induzida em uma superfície é gerada durante a variação do fluxo magnético.

Fórmulas da lei de Faraday.
A lei de Faraday é uma importante lei do eletromagnetismo. (Créditos: Gabriel Franco | Brasil Escola)
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Tempo de leitura estimado : 12 minutos

A lei de Faraday (ou lei de Faraday-Neumann-Lenz) é uma lei do eletromagnetismo desenvolvida a partir das observações de Michael Faraday e contribuições matemáticas de Franz Ernst Neumann e Heinrich Lenz. Essa lei postula que a força eletromotriz induzida em uma superfície é gerada durante a variação do fluxo magnético.

Leia também: O que é a gaiola de Faraday?

Tópicos deste artigo

Resumo sobre a lei de Faraday

  • A lei de Faraday é a lei do eletromagnetismo que permite calcularmos a intensidade da força eletromotriz induzida.
  • A força eletromotriz induzida é calculada pela razão entre a variação de fluxo magnético pelo intervalo de tempo.
  • As principais aplicações da lei de Faraday incluem os equipamentos elétricos.
  • A lei de Lenz contribuiu na explicação do sentido da corrente induzida durante a variação do fluxo magnético.
  • A variação do fluxo magnético gera a força eletromotriz induzida e consequentemente a corrente elétrica induzida.

O que diz a lei de Faraday?

Também conhecida como lei da indução eletromagnética, a lei de Faraday é a lei do eletromagnetismo que estabelece que a força eletromotriz induzida em uma superfície, como espira, bobina ou solenoide, será sempre produzida quando e enquanto variarmos o fluxo magnético. Dessa forma, quanto mais rápido ou mais intensamente variamos o fluxo magnético, maior será a força eletromotriz induzida na superfície.

Ela foi identificada pela primeira vez em 1831 pelo químico e físico Michael Faraday (1791-1867) e formulada matematicamente pelo cientista Franz Ernst Neumann (1798-1895). Graças a essa descoberta, começou-se a relacionar os estudos dos fenômenos elétricos e estudos dos fenômenos magnéticos, gerando futuramente a grande área do Eletromagnetismo.

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Fórmula da lei de Faraday

\(\epsilon = - \frac{\Delta \varphi}{\Delta t} \)

  • ε → força eletromotriz induzida, medida em Volt [V].
  • Δϕ → variação de fluxo magnético, medida em Weber [Wb] ou [T·m].
  • Δt → variação de tempo, medida em segundos [s].

A força eletromotriz induzida em uma bobina de N espiras é dada pela fórmula:

\(\epsilon = - N \cdot \frac{\Delta \varphi}{\Delta t} \)

  • ε → força eletromotriz induzida, medida em Volt [V].
  • N → número de espiras.
  • Δϕ → variação de fluxo magnético, medida em Weber [Wb] ou [T·m].
  • Δt → variação de tempo, medida em segundos [s].

Como calcular a lei de Faraday?

Empregamos a lei de Faraday sempre que queremos calcular a força eletromotriz induzida ou a variação de fluxo magnético. Pensando nisso, selecionamos o exemplo abaixo de como calcular usando a lei de Faraday.

  • Exemplo:

Ocorre uma variação de fluxo magnético de 50 Wb em um intervalo de 10 s em uma bobina de 100 espiras. Com base nessas informações, calcule o valor absoluto da força eletromotriz induzida.

Resolução:

Calcularemos a força eletromotriz induzida através da lei de Faraday para uma bobina, dada pela fórmula:

\(\epsilon = - N \cdot \frac{\Delta \varphi}{\Delta t} \)

\(\epsilon = - 100 \cdot \frac{50}{10} \)

\(\epsilon = - 500 V\)

Como queremos o valor absoluto, desconsideramos o sinal negativo, então a força eletromotriz induzida da bobina é:

\(\epsilon = - 500 V\)

Aplicações da lei de Faraday

Rádio representando a ideia de uma das contribuições da lei de Faraday.
A lei de Faraday contribuiu no desenvolvimento do rádio e do telefone.

Existem diversas aplicações da lei de Faraday, incluindo:

  • equipamentos eletrônicos, como motores elétricos;
  • bobinas elétricas;
  • fornos de indução;
  • transformador e gerador elétrico;
  • usinas hidrelétricas e eólicas;
  • desenvolvimento do rádio e telefone.

Lei de Lenz

A lei de Lenz é uma lei desenvolvida pelo físico Heinrich Lenz (1804-1865) que identificou a relação entre o sentido da corrente elétrica induzida e a variação do fluxo magnético que a gerou. Com essa constatação, Lenz complementou a lei de Faraday-Neumann atribuindo a ela um sinal negativo, demonstrando que a corrente elétrica induzida, e consequentemente a força eletromotriz induzida, tem sentido oposto à variação do fluxo magnético. Para saber mais detalhes sobre a lei de Lenz, clique aqui.

Fluxo magnético

O fluxo magnético é uma grandeza física escalar que depende da intensidade do campo magnético que atravessa uma superfície (uma bobina, espira, solenoide, por exemplo), da área dessa superfície e também da orientação desse campo magnético em relação à normal ao plano da superfície (linha imaginária perpendicular à superfície). Quando o fluxo magnético é variado temos a produção da força eletromotriz induzida e geração de uma corrente elétrica induzida.

Sendo assim, a fórmula do fluxo magnético é:

\(\varphi = B \cdot A \cdot \cos \theta \)

  • ϕ → fluxo magnético, ou fluxo do campo magnético, medido em Weber [Wb] ou [Tm2].
  • B → campo magnético, medido em Tesla [T].
  • A → área da superfície, medida em [m2].
  • θ → ângulo entre a normal ao plano da superfície e o vetor campo magnético, medido em graus [°].

Caso o campo magnético tenha a mesma orientação da normal, o fluxo magnético adquirirá seu valor máximo, mas caso o campo magnético esteja perpendicular à orientação da normal, o fluxo magnético adquirirá um valor nulo.

Exercícios resolvidos sobre a lei de Faraday

01) (UFRN) O inglês Michael Faraday (1791-1867) pode ser considerado um dos mais influentes cientistas de todos os tempos, e seus trabalhos científicos ainda hoje têm repercussão na sociedade científico-tecnológica. Um dos mais importantes desses trabalhos é a lei de indução eletromagnética que leva seu nome – lei de Faraday –, que trata de uma situação experimental envolvendo o ímã e uma espira. Essa lei pode ser enunciada como: “a força eletromotriz induzida em uma espira fechada é proporcional à variação do fluxo magnético que a atravessa e inversamente proporcional ao intervalo de tempo em que ocorre essa variação”.

Em relação à lei referida no texto, é correto afirmar que a força eletromotriz induzida na espira

a) depende do produto da variação do fluxo magnético através da espira pelo intervalo de tempo.

b) não depende do movimento relativo entre o imã e a espira.

c) depende do movimento relativo entre o imã e a espira.

d) não depende da razão entre a variação do fluxo magnético através da espira pelo intervalo de tempo.

Resolução:

Alternativa C. A força eletromotriz induzida na espira depende principalmente do movimento relativo entre o imã e a espira.

02) (UCS) A Costa Rica, em 2015, chegou muito próximo de gerar 100% de sua energia elétrica a partir de fontes de energias renováveis, como hídrica, eólica e geotérmica. A lei da Física que permite a construção de geradores que transformam outras formas de energia em energia elétrica é a lei de Faraday, que pode ser melhor definida pela seguinte declaração:

a) toda carga elétrica produz um campo elétrico com direção radial, cujo sentido independe do sinal dessa carga.

b) toda corrente elétrica, em um fio condutor, produz um campo magnético com direção radial ao fio.

c) uma carga elétrica, em repouso, imersa em um campo magnético sofre uma força centrípeta.

d) a força eletromotriz induzida em uma espira é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético em relação ao tempo gasto para realizar essa variação.

e) toda onda eletromagnética se torna onda mecânica quando passa de um meio mais denso para um menos denso.

Resolução:

Alternativa D. A lei de Faraday pode ser melhor definida como a força eletromotriz induzida em uma espira e é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético em relação ao tempo gasto para realizar essa variação, representada pela fórmula:

\(\epsilon = - \frac{\Delta \varphi}{\Delta t} \)

Fontes:

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Eletromagnetismo (vol. 3). Editora Blucher, 2015.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Eletromagnetismo (vol. 3). 10. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2016.

Escritor do artigo
Escrito por: Pâmella Raphaella Melo Sou uma autora e professora que preza pela simplificação de conceitos físicos, transportando-os para o cotidiano dos estudantes e entusiastas. Sou formada em Licenciatura Plena em Física pela PUC- GO e atualmente curso Engenharia Ambiental e Sanitária pela UFG.

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

MELO, Pâmella Raphaella. "Lei de Faraday"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/fluxo-magnetico-lei-faraday.htm. Acesso em 16 de fevereiro de 2025.

De estudante para estudante


Lista de exercícios


Exercício 1

(UCS-RS) A Costa Rica, em 2015, chegou muito próximo de gerar 100% de sua energia elétrica a partir de fontes renováveis, como a hídrica, a eólica e a geotérmica. A lei da Física que permite a construção de geradores que transformam outras formas de energia em energia elétrica é a Lei de Faraday, que pode ser mais bem definida pela seguinte declaração:

a) Toda carga elétrica produz um campo elétrico com direção radial, cujo sentido independe do sinal dessa carga.

b) Toda corrente elétrica, em um fio condutor, produz um campo magnético com direção radial ao fio.

c) Uma carga elétrica, em repouso, imersa em um campo magnético sofre uma força centrípeta.

d) A força eletromotriz induzida em uma espira é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético em relação ao tempo gasto para realizar essa variação.

e) Toda onda eletromagnética torna-se onda mecânica quando passa de um meio mais denso para um menos denso.

Exercício 2

(UFJF-MG) Uma espira circular está imersa em um campo magnético criado por dois ímãs, conforme a figura abaixo. Um dos ímãs pode deslizar livremente sobre uma mesa, que não interfere no campo gerado. O gráfico da figura, a seguir, representa o fluxo magnético através da espira em função do tempo.

O intervalo de tempo em que aparece na espira uma corrente elétrica induzida é de:

a) De 0 a 1 s, somente.

b) De 0 a 1 s e de 3 s a 4 s.

c) De 1 s a 3 s e de 4 s a 5 s.

d) De 1 s a 2 s e de 4 s a 5 s.

e) De 2 s a 3 s, somente.

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