Um condutor com corrente não sofre nenhuma força magnética quando colocado de uma determinada maneira em um campo magnético uniforme. Explique.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que o enunciado está dizendo. Temos um condutor que conduz corrente elétrica e está colocado em um campo magnético uniforme. Queremos saber por que, quando posicionado de uma certa maneira, esse condutor não sofre nenhuma força magnética. Para resolver isso, vamos usar o conceito de força magnética em condutores com corrente e as condições em que essa força pode ser nula.
Passo 2
A força magnética em um condutor com corrente é dada pela fórmula:
Aqui,
é a corrente,
é o vetor comprimento do condutor, e
é o campo magnético.
Passo 3
A operação de produto vetorial (
) entre
e
depende do ângulo entre esses dois vetores. A magnitude da força é dada por:
onde
é o ângulo entre
e
.
Passo 4
Para que a força magnética
seja zero, o seno do ângulo
deve ser zero. Isso acontece quando
ou
, ou seja, quando o condutor está paralelo ou antiparalelo ao campo magnético.
Passo 5
Portanto, quando o condutor com corrente está alinhado de maneira que a direção da corrente é paralela ao campo magnético uniforme, o ângulo entre
e
é zero, resultando em
e, consequentemente, na ausência de força magnética.
Resposta
Quando o condutor está alinhado paralelamente ao campo magnético uniforme, a força magnética resultante é zero, pois o ângulo entre a corrente e o campo é zero, fazendo com que
.
Exercícios relacionados
Um próton desloca-se com uma velocidade de
em um região na qual o campo magnético é
. Qual é a magnitude da força magnética que essa carga experimenta? (Resposta:
)
Na linha do problema anterior, considere uma amostra gasosa formada por átomos de sódio com densidade
(número de átomos por unidade de volume). Determine a temperatura
para a qual o comprimento de onda de de Broglie seja igual à separação média entre os átomos. Preencha a tabela abaixo (atenção com a unidade utilizada para a densidade):
|
|
---|---|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Para que uma amostra gasosa de átomos de
ao ser resfriada permaneça gasosa é necessário que sua densidade seja muito baixa (da ordem de
átomos
), e mesmo assim, a fase gasosa pode durar bem pouco tempo (menos do que
) e então inevitavelmente os átomos acabam se agregando.
Por que bater um ímã com um martelo faz o magnetismo ser reduzido?
Usar um bracelete de metal em um região de campo magnético pode ser perigoso. Discuta.