Considere uma espira quadrada com resistência R e lados ell está contida no plano x y e tem velocidade v na direção +x. Considere que em t=De, a espira já penetra uma distância De na região com um campo magnético, sendo que De. O campo magnético da região é dado por B=By y+Bz z, onde By e Bz são constantes.
Se ao invés da espira estar entrando na região que tem campo magnético, ela estivesse saindo, o que ocorre com os valores de direções da corrente e da força magnética?

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma espira quadrada com resistência R e lados de comprimento ell, que está no plano xy e se movendo na direção positiva do eixo x com velocidade v. Quando a espira entra na região com um campo magnético B = By y + Bz z, ela penetra uma distância De em um tempo De. A pergunta quer saber o que acontece com a direção da corrente e da força magnética se, ao invés de entrar, a espira estiver saindo da região com o campo magnético. Para resolver isso, vamos precisar entender a Lei de Faraday da Indução e a Lei de Lenz, que nos dizem como correntes são induzidas por mudanças no fluxo magnético.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a Lei de Faraday nos diz que uma variação no fluxo magnético através da espira induz uma força eletromotriz (f.e.m.) E na espira, que pode ser calculada por:
E = -De
onde Phi é o fluxo magnético, dado por:
Phi = integral B cdot dA
Como o campo magnético B é constante e a espira está se movendo, o fluxo muda devido à variação da área da espira na região do campo magnético.

Passo 3

Quando a espira está entrando na região com o campo magnético, a área dentro do campo magnético está aumentando, o que significa que o fluxo magnético está aumentando. Pela Lei de Lenz, a corrente induzida vai se opor a esse aumento, criando um campo magnético que atua contra o campo externo. Isso define a direção da corrente.
Agora, se a espira está saindo da região com o campo magnético, a área dentro do campo magnético está diminuindo, ou seja, o fluxo magnético está diminuindo. Pela Lei de Lenz, a corrente induzida agora vai tentar manter o fluxo magnético, ou seja, criar um campo magnético no mesmo sentido do campo externo.

Passo 4

Para determinar a direção da corrente, usamos a regra da mão direita. Quando a espira está saindo, e o fluxo diminui, a corrente induzida cria um campo que tenta aumentar o fluxo novamente. Isso significa que a corrente terá uma direção oposta àquela quando a espira estava entrando.
Quanto à força magnética, lembrando que a força em um condutor com corrente em um campo magnético é dada pela Lei de Lorentz:
F = I L times B
A direção da força depende da direção da corrente e do campo magnético. Como a corrente muda de direção, a força magnética também inverte sua direção.

Resposta

Quando a espira está saindo da região com campo magnético, a corrente induzida inverte sua direção em relação ao caso de entrada, e a força magnética também muda de direção. Ou seja, tanto a direção da corrente quanto a direção da força magnética são invertidas quando a espira sai da região com o campo magnético.

Exercícios relacionados