Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 28.Problemas - Ex. 65
65- Uma espira circular de raio possui espiras e conduz uma corrente . Uma segunda espira circular de raio possui espiras e conduz uma corrente e seu centro está localizado sobre o eixo da primeira espira, a uma distância do centro da primeira espira. A segunda espira é inclinada, de modo que seu eixo forme um ângulo com o eixo da primeira. A distância é maior do que e .
Determine o torque que a primeira exerce sobre a segunda.
Calcule a energia potencial para a segunda espira em virtude dessa interação.
Qual é a simplificação que obtemos considerando muito maior do que ? E para muito maior do que ?
Passo 1
Não sei se vai ajudar por que arranjei umas espiras feias a beça mas o que está sendo retratado no enunciado é a figura abaixo.
Onde e
Então o campo magnético que a primeira espira circular gera na segunda espira será de:
Mas como então a influência da primeira bobina na segunda será de:
Onde o torque acontece com a direção área da seção transversal da segunda bobina e que tem que estar perpendicular o campo magnético, como o campo magnético é produzido no mesmo eixo da primeira espira, então para que a área da segunda fique perpendicular a ela nós devemos colocar o termo e são características da segunda espira. Portanto:
Aqui também devemos assumir que pois aí podemos assumir que o campo magnético da primeira bobina é constante para todo o comprimento da segunda bobina.
Passo 2
Já a energia é dada por:
Qualquer dúvida revise o capítulo 27.
Passo 3
Fazendo foi possível simplificar a fórmula do campo magnético no centro da segunda espira e fazendo foi possível assumir que o campo magnético gerado pela primeira bobina era constante por toda a segunda bobina.