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Lei de Faraday
Como combinamos tecnologia de ponta do século 21 com princípios de física estabelecidos do século 19
O princípio da indução eletromagnética.
Em 1831, Michael Faraday descobriu o princípio da indução eletromagnética.
Ele descobriu que se pegasse numa bobine de fio e movesse um íman permanente para dentro dele, ele poderia medir uma força eletromotriz (voltagem) através do fio.
Com essa descoberta, Faraday provou uma relação fundamental entre os campos elétricos e magnéticos, que desde então se tornou uma das pedras angulares da física moderna.
Em 1895, o físico holandês Hendrik Antoon Lorentz, conseguiu derivar uma fórmula para as forças que atuam em um portador de carga em um campo magnético.
Esta fórmula afirma que a força que atua sobre a carga é determinada pelo valor da carga (q), a força do campo magnético (B) e a velocidade (v) na qual a carga está a viajar.
1
F = B * q * v
q = carga do objeto
v = velocidade do objeto
B = força do campo magnético
F = força resultante
Como a água contém portadores de carga, o princípio mencionado acima pode ser explorado pela nossa tecnologia de medidor de fluxo.
Todas as nossas sondas contêm uma bobina que cria um campo magnético de intensidade fixa.
Esse campo magnético influencia a carga na água e uma força, que depende da velocidade da água (conforme mostrado na equação 1), atua sobre eles.
Essa força separa as cargas positivas e negativas da água e cria um campo elétrico.
2
E = F / q
E = intensidade do campo elétrico
F = força agindo sobre a carga
q = carga
3
U = E * x
U = tensão medida
E = intensidade do campo elétrico
x = distância entre eletrodos
Para medir esse campo elétrico, devemos primeiro saber em que direção ele é criado.
Como o campo elétrico é gerado pelo movimento, podemos usar a regra da mão direita para determinar a direção.
Na figura ao lado, “Movimento” representa a direção do fluxo de água, “Campo” representa a direção do campo magnético e “Corrente” representa a direção na qual o campo elétrico é criado.
Podemos aplicar esta regra à nossa sonda.
O campo magnético gerado pela bobina está aproximadamente apontando para cima (como mostrado anteriormente).
Isso nos faz descobrir que o campo elétrico deve estar apontando na direção indicada pela seta verde.
Portanto, nossa sonda contém dois eletrodos alinhados nesta direção, medindo a tensão causada pelo campo elétrico.
Substituindo as equações 1 e 2 na equação 3, obtemos a equação 4.
Como a intensidade do campo magnético e a distância entre os eletrodos são constantes, podemos deduzir a velocidade do fluxo de água a partir da medição da tensão.
Embora a física e a matemática nesta explicação tenham sido simplificadas, isso deve dar a você uma boa compreensão geral de como nossos dispositivos de medição funcionam.