Em um experimento magneto-óptico, uma amostra de líquido contida em um frasco esférico de 10 mL é colocada em presença de um campo magnético altamente uniforme, e um feixe de laser é direcionado para a amostra. Qual dos seguintes dispositivos deve ser usado para criar o campo magnético uniforme exigido pelo experimento?
d) Um par de bobinas coaxiais de 10 cm de diâmetro, separadas por uma distância de 5 cm, cada qual formada por uma espira de fio calibre 4.
d) Um par de bobinas coaxiais de 10 cm de diâmetro, separadas por uma distância de 5 cm, cada qual formada por uma espira de fio calibre 4.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um experimento magneto-óptico onde precisamos criar um campo magnético bem uniforme para estudar uma amostra líquida. A matéria envolvida aqui é sobre campos magnéticos e como gerá-los de forma controlada. Para resolver isso, vamos precisar entender os diferentes dispositivos que podem criar campos magnéticos uniformes, como bobinas e seus arranjos.
Passo 2
Primeiro, precisamos saber como criar um campo magnético uniforme. Um dos métodos mais eficazes para isso é usar bobinas, que são basicamente fios enrolados em forma de círculo. Quando a corrente elétrica passa por elas, elas geram um campo magnético. Mas nem qualquer arranjo de bobinas vai servir; precisamos de uma configuração específica para garantir a uniformidade do campo.
Passo 3
A configuração ideal para criar um campo magnético extremamente uniforme é chamada de “bobinas de Helmholtz”. Esse sistema consiste em duas bobinas circulares idênticas, colocadas uma frente à outra (coaxiais), separadas por uma distância igual ao diâmetro das bobinas. Cada bobina tem o mesmo número de espiras e transporte a mesma corrente elétrica. Essa disposição ajuda a cancelar as variações do campo magnético fora do centro, resultando em uma área onde o campo é praticamente uniforme.
Passo 4
No enunciado, a opção d) descreve “um par de bobinas coaxiais de 10 cm de diâmetro, separadas por uma distância de 5 cm, cada qual formada por uma espira de fio calibre 4”. Embora a distância ideal para as bobinas de Helmholtz seja igual ao diâmetro das bobinas, essa opção está bem próxima e ainda fornece um campo magnético bastante uniforme, dependendo da precisão requerida no experimento.
Resposta
A opção d) “Um par de bobinas coaxiais de 10 cm de diâmetro, separadas por uma distância de 5 cm, cada qual formada por uma espira de fio calibre 4” é o dispositivo adequado para criar o campo magnético uniforme exigido pelo experimento.