UFRJ, Sem Campus, Física 3, Listas de Física 3 - UFRJ - Lista 9 - Indutância, Questão 1a
Um solenóide longo de raio é posicionado no interior de um segundo solenóide longo de raio , de forma que seus eixos sejam coincidentes com o eixo de um sistema de coordenadas cartesianas. O número de espiras por unidade de comprimento em cada solenóide vale e , respectivamente. Suponha que os solenóides podem ser tratados como infinitos e que o enrolamento dos fios é compacto. Quando conveniente, considere um segmento de solenóide de comprimento nas análises.
Determine a intensidade do campo magnético produzido pelo solenóide maior em seu interior, quando ele é atravessado por uma corrente estacionária de intensidade .
Passo 1
Eaew, belezinha?
Esse é um problema longo com várias alternativas, então vamos com calma, tudo bem? O enunciado começa nos apresentando dois solenóides coaxiais de raio e raio . O que isso quer dizer? Quer dizer que temos um solenóide dentro do outro, de forma que o campo magnético gerado por eles ao passarmos uma corrente elétrica estarão na mesma direção . Um solenóide é um objeto físico que pode ser representado da seguinte maneira
Os fios em amarelo são percorridos pela corrente, e as linhas de campo magnético em verde dependem do sentido em que essa corrente percorre (em nosso caso temos um desses solenóides dentro do outro). A intensidade do campo magnético depende intimamente da densidade de espiras por unidade comprimento, em nosso caso e , para o solenóide menor e maior respectivamente! A primeira alternativa nos pede
Determine a intensidade do campo magnético produzido pelo solenóide maior em seu interior, quando ele é atravessado por uma corrente estacionária de intensidade .
Ou seja, vamos esquecer o solenóide menor por agora e focar no maior! A intensidade do campo magnético é obtida diretamente da intensidade de corrente dada , e das características do solenóide. Você lembra qual é a formulinha? Saca só!
Passo 2
A intensidade do campo magnético no interior de um solenóide “longo” (como o enunciado afirma), é dada por
é a corrente dada, é a permeabilidade magnética do vácuo e a densidade de espiras por unidade de comprimento do solenóide! Sendo assim, para o solenóide maior, temos que o campo magnético em seu interior é
A primeira alternativa foi isso! Te vejo na próxima! Até já!