Fontes de Energia Alternativa Aproveitamento da energia perdida em bicicletas ergométricas.

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FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Esse projeto é baseado nos seguintes princípios e conceitos:

FENOMENO DA INDUÇÃO MAGNETICA

A indução eletromagnética é o fenômeno que ocorre quanto se expõe um meio ou um cor a um campo magnético variável (um imã em movimento por exemplo) gerando então uma força chamada eletromotriz, isso é, um campo magnético variável pode produzir uma corrente elétrica chamada de corrente elétrica induzida (como Mostrado na figura 1).

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Figura 1: demonstração do fenômeno do eletromagnetismo.

Na época do descobrimento acreditava-se que a corrente elétrica era um fluido e para consegui explicar a geração de corrente elétrica através de campo magnético Faraday (Michael Faraday, um físico e químico inglês considerado um dos cientistas mais influentes de todos os tempos.) teve que partir do principio de que qualquer movimento no campo magnético provocaria o movimento de desse fluido.

Campo Magnético

O campo magnético é um conjunto de linhas de força orientadas que partem do pólo norte para o pólo sul dos imãs, promovendo sua capacidade de atração e repulsão(como representado na figura 3).

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Figura 3: Representação da atração (a) e repulsão (b) dos imãs

Leis Por Traz do Eletromagnetismo

Lei de Faraday

Faraday realizou muitas experiências sobre o eletromagnetismo e observou tudo que ocorria quando aparecia a força eletromotriz. Ele observou que o fluxo magnético no circuito sempre variava quando havia a força eletromotriz.

Em estudos mais aprofundados ele percebeu que quando mais rápido a variação do fluxo magnético mais intensidade a força eletromotriz ganhava. Ele verificou que durante um intervalo de tempo ∆t o fluxo magnético varia ∆Φ,então ele dessa forma concluiu que a Força eletromotriz é dada pela razão entre variação do fluxo magnético e a variação do tempo(como mostrado através da formula na figura 2) .

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Figura 2: Formula da teoria de Faraday

- LEI DE LENZ

Faraday, em um de seus estudos percebeu que a corrente induzida que aparecia no circuito tinha constante variação de sentido, ou seja, ora ela estava em um determinado sentido, ora no sentido contrario. Somente em 1834, o fisico russo Heinrich F. E. Lenz apresentou uma lei, conhecida hoje como Lei de Lenz, que permite indicar o sentido da corrente.

Quando um imã se aproxima de um enrolamento de fios (espira), apresenta-se então uma corrente induzida sobre o mesmo. Essa corrente faz surgir um campo magnético, cujo sentido pode ser determinado pela lei de Àmpere. Quando se aplica essa regra, verifica-se então que o campo magnético gerado tem sentido oposto ao do imã. Se fizermos o contrário, percebemos então que ao afastarmos o imã surge um sentido contrário ao teste anterior e se utilizarmos novamente a regra de Àmpere, perceberemos que o campo magnético produzido pela corrente induzida será o mesmo do campo magnético do imã.

Quando Lenz fez essas observações, concluiu que "O sentido da corrente é o oposto ao do campo magnético que ele foi gerado". Portanto, Lenz formulou uma lei que ficou conhecida como lei de lenz, que é denomidada da seguinte forma:

A corrente induzida em um circuito aparece sempre com um sentido tal que o campo magnético que ele cria tende a contrariar a variação do fluxo magnético através da espira.

LEI DE FARADAY

Também conhecida como lei da indução eletromagnética, foi elaborada a partir da ajuda de Michael Faraday, Heinrich Lenz e Franz Ernst Neumann entre 1831 e 1845, que explica o fenômeno da indução eletromagnética.

A lei de Faraday relaciona a força eletromotriz (que consiste na força elétrica produzida pela conversão de qualquer forma de energia em energia elétrica) que é gerada nos terminais de um condutor sujeito a variação do fluxo magnético com o módulo da variação do fluxo em função de um intervalo de tempo em que ocorre essa variação, expressa matematicamente por:

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O sinal negativo da expressão é uma consequência da Lei de Lenz, que diz que O sentido da corrente é o oposto ao do campo magnético que ele foi gerado.

- Gerador

Gerado é um equipamento muito utilizado para transformação da energia mecânica, química ou outra forma de energia em energia elétrica. Em 1831, Michael Faraday do Reino Unido como também Joseph Henry dos Estados Unidos, tinha praticamente a mesma teoria de transformar energia mecânica em energia elétrica a traves da indução eletromagnética. Eles perceberam que um gerador consistia basicamente de um imã que se movimentava dentro de uma espira de cobre, provocando o movimento dos elétrons que é chamado de Força eletromotriz (f.e.m) para registrar esse fenômeno eles usaram um galvanômetro.

O gerador de Faraday consistia num disco de cobre que girava no campo magnético formado pelos polos de um ímã de ferradura e produzia uma corrente elétrica contínua. A descoberta de Faraday proporcionou para o crescimento, desenvolvimento e aplicabilidade da energia elétrica.

Exemplo de aplicação dos Geradores

Mecânicos (Usinas Hidrelétricas)

Térmicos (Usinas Térmicas)

Nucleares (Usinas Nucleares)

Foto Voltaico (Bateria Solar)

Eólicos (Energia dos Ventos)

- Principio de Funcionamento

Uma das principais importâncias de um gerador e transforma qualquer forma de energia em energia elétrica. O Funcionamento de um gerador elétrico tem por base a Lei de Faraday que estabelece que, (se o fluxo magnético (Φ) que envolve uma determinada espira varia no tempo, resultará nesta espira uma força eletromotriz induzida), baseado no fenômeno indução eletromagnético.

O princípio básico de funcionamento está relacionado no