Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 27.Exercício - Ex. 40
Balança magnética. O circuito indicado na Figura E27.52 é usado para produzir uma balança magnética para pesar objetos. A massa m a ser medida está suspensa a partir do centro da barra, que se situa em um campo magnético uniforme de 1,50 T, orientado para dentro do plano da figura. A voltagem da bateria pode ser ajustada de modo a variar a corrente no circuito. A barra horizontal tem 60,0 cm de comprimento e é feita de um material extremamente leve. Está conectada à bateria por fios verticais finos que não podem suportar nenhuma tensão considerável; todo o peso da massa suspensa m é sustentado pela força magnética na barra. Um resistor com R 5,0 V está ligado em série com a barra; a resistência do restante do circuito é muito menor que isso. (a) Qual ponto, a ou b, deve ser o terminal positivo da bateria? (b) Se a voltagem máxima do terminal da bateria é igual a 175 V, qual é a maior massa m que esse instrumento pode medir?
Passo 1
letra a)
A força magnética precisa ser oposta a força peso para a barra não cair. Então a força precisa estar para cima. Então, pela regra da mão direita, a corrente precisa estar indo para a direita.
Logo, para a corrente estar para a direita, o ponto precisa ser o terminal positivo da bateria.
Passo 2
letra b)
A voltagem será máxima quando a força magnética for igual a peso.
Como queremos a massa, podemos isolar o .
Como o campo e o fio são perpendiculares
Mas quem é a corrente????
Passo 3
Podemos calcular a corrente através da voltagem e da resistência pela lei de Ohm.
Passo 4
Substituindo a corrente para achar massa:
Resposta
letra a)ponto a.
letra b)