Enunciado

58- Um projetista de eletroímã neófito afirma ser capaz de projetar um eletroímã que produza um campo magnético B → no vácuo, que aponte sempre no sentido do eixo O x em todos os pontos da região e cujo módulo cresça com o aumento da distância x . Ou seja, B → = B 0 x a i , em que B 0 e a são constantes com unidades de teslas e de metros, respectivamente. Aplique a lei de Gauss para o campo magnético para provar que esse projeto é impossível. (Sugestão: use uma superfície gaussiana em forma de caixa retangular com arestas paralelas aos eixos x , y e z )

Passo 1

A superfície que a questão pede para a gente testar esse campo magnético milagroso aí é:

E como só temos campo magnético em x então as únicas faces que tem fluxo magnético são as áreas nos planos z y , tanto a que está na frente quanto atrás, então pela Lei de Gauss do magnetismo temos:

∮ B → ⋅ d A → = 0

Onde B → = B 0 x a i , logo para x = 0 ; t e r e m o s   B = 0 e para x = L → B = B 0 L a , então aplicando a Lei de Gauss, sabendo que a área desses elementos é de L 2 teremos:

∮ B → ⋅ d A → = B 0 L a ⋅ L 2 + 0 ⋅ L 2 = B 0 L 3 a = 0

E essa fórmula só estará certa se B 0 = 0 , qualquer outro valor de B 0 estará errado pois quebraria a Lei de Gauss para o magnetismo.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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