Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 29.Exercício - Ex. 25
25- Na Figura , uma barra condutora está em contato com os trilhos e . O dispositivo encontra-se em um campo magnético uniforme de perpendicular ao plano da figura.
Calcule o módulo da fem induzida na barra quando ela se desloca da esquerda para a direita com velocidade igual a .
Em que sentido a corrente flui na barra?
Sabendo que a resistência do circuito é igual a (supostamente constante), determine o módulo, a direção e o sentido da força necessária para manter a barra se deslocando da esquerda para a direita com velocidade de . Despreze o atrito.
Compare a taxa do trabalho mecânico realizado pela força magnética a taxa da energia térmica dissipada no circuito .
Passo 1
A fem causada pelo movimento da barra será de:
Pela lei de Lenz vemos que o fluxo magnético na área aumenta por conta do aumento dessa área e por isso para querer voltar ao estado original cria-se um campo magnético induzido que tende a sair da página no meio dessa área e isso cria uma corrente induzida na barra que tende ir de até
Passo 2
Como a resistência dessa barra é de então a corrente induzida é de:
Note que só surge corrente induzida pois a área aumenta, se fosse somente a barra, o fluxo magnético não aumentaria.
Então a força magnética que surge na barra é de:
Como e são perpendiculares então , logo:
Pela regra da mão direita temos que a corrente induzida que aponta para cima no plano, e o campo magnético que aponta no sentido de entrar na folha cria uma força magnética que aponta para a esquerda, então para a barra se deslocar para a direita temos que ter essa mesma intensidade de força porém para direita.
Passo 3
A energia dissipada no circuito é de:
E a potência mecânica :
As duas energias são iguais, que vai de encontro com a conservação de energia de um sistema. Lindo né?