Uma espira quadrada, de lado
é colocada horizontalmente sobre uma mesa com dois dos lados orientados norte/sul e dois dos lados orientados leste/oeste. Uma bateria é conectada de modo que uma corrente de 24 mA seja produzida ao redor do circuito; a corrente flui no sentido horário olhando de cima.
Qual é o torque geral no circuito?
Qual é o torque geral no circuito?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma espira quadrada de lado 4,5 cm, que está na horizontal sobre uma mesa com lados apontando para norte/sul e leste/oeste. Uma corrente de 24 mA está passando nessa espira no sentido horário quando olhamos de cima. A pergunta é: qual é o torque geral nesse circuito? Vamos usar conceitos de magnetismo para descobrir isso!
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que é torque em um circuito com corrente. O torque (
) é uma força que faz o circuito girar quando está em um campo magnético. A fórmula para calcular o torque é:
onde
é o momento magnético da espira e
é o campo magnético.
Passo 3
Vamos calcular o momento magnético (
). A fórmula para o momento magnético de uma espira é:
onde:
-
é o número de voltas da espira (aqui é 1), -
é a corrente (24 mA = 0,024 A), -
é a área da espira.
Passo 4
Calculando a área (
) da espira quadrada:
Passo 5
Agora, calculamos o momento magnético (
):
Passo 6
Precisamos saber o campo magnético (
) no qual a espira está inserida. Como a espira está na horizontal na Terra, vamos considerar o campo magnético terrestre, que é aproximadamente:
Passo 7
O torque depende também do ângulo (
) entre o momento magnético e o campo magnético. Aqui, como a corrente está no sentido horário olhando de cima, o momento magnético está para baixo, e o campo da Terra é inclinado. Vamos assumir que o ângulo
é 90 graus para simplificar.
Passo 8
Agora, aplicamos a fórmula do torque:
Como
,
, então:
Resposta
O torque geral no circuito é de aproximadamente
.