Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 27.Problemas - Ex. 81
81- Força sobre uma espira de corrente em um campo magnético não uniforme. Mostramos na Seção que é nula a força resultante sobre uma espira de corrente em um campo magnético uniforme. Porém, o que ocorre quando não é uniforme? A figura mostra uma espira quadrada que está contida no plano . A espira possui vértices nos pontos e e conduz uma corrente no sentido horário.
O campo magnético não possui componente , mas possui componentes em ambas as direções e : , em que é uma constante positiva.
Faça um desenho das linhas do campo magnético no plano .
Calcule o módulo, a direção e o sentido da força magnética exercida sobre cada um dos lados da espira, integrando a Equação .
Determine o módulo, a direção e o sentido da força magnética resultante sobre a espira.
Passo 1
Utilizando o geogebra nós temos o seguinte desenho das linhas de campo magnética:
Onde a reta azul é o eixo e a reta verde o eixo .
Passo 2
Agora vamos dar nome aos lados e fazer a integral da força magnética nesses lados (a integral é necessárias pois ela varia com e portanto tendo que fazer a integral em todo o seu espaço):
Pois vem, a força no lado será:
Agora no lado temos:
Porém não temos nenhum comprimento em além de ser todo igual a nesse lado da espira então:
Agora para o lado :
Pois a corrente flui de cima para baixo.
Já a força no lado 4 será:
Só que e em toda a espira então
Passo 3
A resultante das forças será:
Então:
Sentido negativo de .