A Lei de Lenz e o Anel de Thomson

Muitas Leis da eletricidade e do magnetismo se aplicam ao nosso projeto, entretanto a Lei de Lenz é uma das mais visíveis e foi enunciada pelo próprio Heinrich Friedich Lenz logo após Faraday propor a lei da indução. Mas o que diz essa Lei? Segundo Halliday (2009) a lei de Lenz diz que a corrente induzida em uma espira tem um sentido tal que o campo magnético produzido pela corrente se opõe ao campo magnético que induz a corrente. Isso é basicamente o que ocorre no projeto, ao ligar a bobina numa fonte de tensão alternada, que nesse caso será 220V com uma frequência de 60Hz, a mesma gera um campo que induz no anel continuo de material condutor, uma corrente induzida e como consequência um novo campo é gerado com sentido oposto ao da bobina, ocorrendo assim uma repulsão entre anel e bobina que tira o anel da inércia com uma velocidade V, quando esse anel alcança uma altura máxima a força magnética se torna menor que a força peso e assim o anel entra em queda livre até o momento que essas duas forças se igualam e o sistema fica equilibrado ocorrendo assim a levitação magnética. Isso não ocorrerá com os materiais não condutor, pois mesmo sob a influência do campo, o mesmo não conseguirá induzir uma corrente no anel.

HALLIDAY, David. Fundamentos da Física-Volume 3. 8º edição. Rio de Janeiro. LTC. 2009. p267

Leis de Kirchhoff

As Leis de Kirchhoff foram criadas pelo físico alemão Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887), As Duas leis foram criadas como um conjunto de ferramentas onde são empregadas mais precisamente para a análise de circuitos elétricos mais complexos, como por exemplo circuitos com mais de uma fonte de tensão ou corrente. 

A Lei de Kirchhoff pela corrente (Lei dos nós) diz que a soma algébrica das correntes que entram em um nó é zero, onde Nó é definido pelo ponto do circuito em que dois ou mais terminais estão ligados, podendo ser terminais de quaisquer elementos do circuito. Assim, matematicamente a primeira Lei de Kirchhoff implica o seguinte:

                            

∑n in=0

Onde N é o número de ramos conectados ao nó e In é a enésima corrente que entra (ou sai) do nó. Considerando dessa forma a figura abaixo temos: 

 

 Fonte: http://engcomp.com.br/eletronica/eletricidade/leis-de-kirchhoff

(-I1) + (-I3) + I2 + I4 = 0

I2 + I4 = I3 + I1

A Lei de Kirchhoff pela tensão (Lei das Malhas) diz que a soma algébrica das forças eletromotrizes (f.e.m) em qualquer malha é igual a soma algébrica das quedas de potencial ou dos produtos iR contidos na malha. Expresso matematicamente por:

∑k Ek=∑n Rnin

                                                                

Exemplo:

 

Fonte: http://www.infoescola.com/eletricidade/leis-de-kirchhoff/

Aplicando a 2ª Lei de Kirchhoff (Lei das Malhas): partindo do ponto a percorrendo a malha abcd no sentido anti-horário. Encontramos:

−i1R1−E1−i1R1+E2+i2R2=0

Dessa forma, a Lei de Kirchhoff interfere no nosso projeto. Pois um circuito diferenciado como explicado ao decorrer desta postagem é um exemplo do anel de Thomson com a principal função de armazenar energia e um potencial elétrico no fio onde em algumas etapas da corrente elétrica que circulam na bobina e na argola podemos identificar o processo de atração e repulsão para que assim, assuma seu papel de gerar um campo magnético e fazer "levitar" o anel.

Fonte: ALEXANDER, C.K; SADIKU, M.N. Fundamentos de Circuitos Elétricos. 5. Ed.  Dados eletrônicos. Porto Alegre: AMGH, 2013.