Se você deixar cair um ímã através de um tubo de cobre de comprimento
, o intervalo de tempo necessário para o ímã viajar através do tubo (mesmo se o ímã nunca tocar as laterais do tubo) é muito maior do que o intervalo de tempo que o ímã leva para cair ao longo de uma mesma distância
no ar. Por quê?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre por que um ímã demora mais para cair dentro de um tubo de cobre do que caindo no ar. Isso envolve conceitos de eletromagnetismo, especialmente induções magnéticas e forças resistivas. Para resolver, vamos precisar entender como campos magnéticos interagem com materiais condutores como o cobre.
Passo 2
Primeiro, pense em como o ímã cai no ar. Quando você solta o ímã, a única força significativa atuando sobre ele é a gravidade, que faz ele acelerar em direção ao chão. A resistência do ar também está presente, mas geralmente é bem pequena, então o ímã cai rápido.
Passo 3
Agora, imagina esse mesmo ímã caindo dentro de um tubo de cobre. Mesmo que o ímã não toque o tubo, o movimento dele gera um campo magnético variável ao redor do tubo de cobre conforme ele desce.
Passo 4
Esse campo magnético variável induz correntes elétricas chamadas de correntes parasitas ou eddy currents no tubo de cobre. Segundo a Lei de Lenz, essas correntes criam seu próprio campo magnético que se opõe ao movimento do ímã. É como se o tubo estivesse “resistindo” à queda do ímã.
Passo 5
Devido a essa resistência adicional causada pelas correntes parasitas, a queda do ímã é lentificada dentro do tubo de cobre. Enquanto no ar a única resistência é mínima, no tubo de cobre há uma força magnética que contraria a aceleração da gravidade, fazendo com que o ímã leve mais tempo para percorrer a mesma distância.
Resposta
O ímã demora mais para cair através do tubo de cobre porque o movimento dele induz correntes parasitas no tubo, que criam campos magnéticos opostos ao movimento do ímã, gerando uma força de resistência que retarda sua queda.
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.
a) Calcule a energia magnética armazenada no solenóide.
b) A partir do resultado anterior determine a energia por unidade volume dentro do solenóide.
c) Determine a densidade de energia magnética dentro do solenóide diretamente do campo magnético . Esse resultado concorda com o item b)?
a) Calcule a energia magnética armazenada no solenóide.
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. Determine as posições nas quais o módulo do campo magnético é nulo (caso existam), nas seguintes três situações:
b)
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, a distância entre o eixo do fio e as superfícies interna e externa da casca cilíndrica são, respectivamente,
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. Determine as posições nas quais o módulo do campo magnético é nulo (caso existam), nas seguintes três situações:
a)
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