Uma barra condutora de comprimento
pode deslizar com atrito desprezível sobre dois trilhos condutores paralelos posicionados com uma inclinação de
relação a horizontal (ver figura). Inicialmente, a barra está em repouso em um campo magnético de magnitude
. Qual é a força eletromotriz induzida (fem) entre os trilhos
depois que a barra começa a deslizar enquanto ainda está dentro do campo magnético?
Passo 1
Então, temos uma barra condutora de comprimento
que desliza sem atrito sobre dois trilhos inclinados a
em relação à horizontal. Ela está dentro de um campo magnético de intensidade
e começa a se mover a partir do repouso. Queremos descobrir qual é a força eletromotriz (fem) induzida entre os trilhos após
de movimento. Vamos usar conceitos de Eletromagnetismo e Movimento Retilíneo Uniformemente Acelerado para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender como a barra começa a se mover. Como não há atrito, a única força que faz a barra acelerar é a componente do peso dela ao longo dos trilhos. A aceleração (
) da barra pode ser calculada usando a fórmula:
onde:
-
é a aceleração da gravidade, -
é o ângulo de inclinação dos trilhos.
Passo 3
Calculando a aceleração:
Passo 4
Agora, precisamos descobrir a velocidade da barra após
. Como a barra parte do repouso, usamos a equação da velocidade no MRUA:
onde:
-
, -
.
Passo 5
Calculando a velocidade:
Passo 6
Com a velocidade conhecida, podemos calcular a força eletromotriz induzida usando a fórmula da fem motora:
onde:
-
, -
, -
.
Passo 7
Calculando a fem:
Resposta
A força eletromotriz induzida entre os trilhos após
é aproximadamente
.