Um ímã se afasta de uma bobina cilíndrica (inicialmente sem corrente) seguindo uma trajetória em linha reta no eixo de simetria da bobina. Durante o movimento, a força que a bobina exerce no ímã devido a lei de Faraday é de atração ou repulsão?
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um ímã se afastando de uma bobina cilíndrica que inicialmente não tem corrente elétrica. O movimento é em linha reta ao longo do eixo de simetria da bobina. A pergunta é: durante esse movimento, a força que a bobina exerce no ímã por causa da lei de Faraday é de atração ou repulsão?
Conteúdo da matéria: Essa questão envolve os conceitos de Lei de Faraday da Indução Eletromagnética e Lei de Lenz.
O que vamos precisar para resolver:
- Entender como a variação do fluxo magnético gera uma corrente na bobina (Lei de Faraday).
- Saber como a direção dessa corrente afeta a força entre a bobina e o ímã (Lei de Lenz).
- Aplicar esses conceitos para determinar se a força é de atração ou repulsão.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que diz a Lei de Faraday. Ela afirma que uma variação no fluxo magnético através de uma bobina induz uma força eletromotriz (fem) nessa bobina. A fórmula é:
Onde:
-
é a fem induzida. -
é o fluxo magnético. -
é a taxa de variaç��o do fluxo magnético com o tempo. - O sinal negativo vem da Lei de Lenz, que veremos a seguir.
Passo 3
Agora, vamos aplicar a Lei de Lenz, que nos diz que a direção da corrente induzida é tal que seu campo magnético se opõe à causa que a produziu. No nosso caso, o ímã está se afastando da bobina, o que significa que o fluxo magnético que o ímã cria na bobina está diminuindo.
Passo 4
Como o fluxo magnético está diminuindo, a bobina vai induzir uma corrente que cria um campo magnético para tentar aumentar esse fluxo novamente, ou seja, oponendo-se à diminuição causada pelo afastamento do ímã.
Passo 5
Para que a bobina crie um campo magnético que ação atrativamente sobre o ímã, a corrente induzida na bobina deve gerar um campo que puxe o ímã de volta, tentando mantê-lo próximo.
Passo 6
Portanto, a força que a bobina exerce no ímã será de atração, já que a bobina está tentando combater a diminuição do fluxo magnético causada pelo afastamento do ímã.
Resposta
A força que a bobina exerce no ímã durante o afastamento é de atração.