Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 29.Exercício - Ex. 27
27- Uma barra de se move através de um campo magnético uniforme de , com velocidade escalar de (Figura ). Em cada caso, determine a fem induzida entre as extremidades dessa barra e identifique qual, se alguma, extremidade possui o potencial mais elevado. A barra se move no sentido do
eixo
eixo
eixo
Como essa barra deve se mover para que a fem através das suas extremidades tenha o valor máximo, com apresentando um potencial mais elevado do que , e qual é essa fem máxima?
Passo 1
A questão não nos diz e essa imagem está meio ruim, mas qual o sentido de ? Parece que é de saindo da folha, vamos tomar isso como parâmetro. E outra também a barra está inclinada em relação ao eixo e para sabermos a tensão na barra necessariamente precisaremos da distância perpendicular ao eixo, pois a paralela não produz nenhuma tensão (por não gerar área no campo magnético) então na letra temos:
E na letra temos:
O seno de é por que e são perpendiculares.
Entendeu? Pois a distância vertical nos dá área quando nos deslocamos na horizontal e a distância horizontal quando nos deslocamos na vertical, ou seja:
Já em relação ao potencial elétrico nos dois caso temos que a força magnética (pela regra da mão esquerda) tende a apontar para o ponto mais baixo e mais a esquerda que é em , que é para onde teremos um possível fluxo de cargas positivas, portanto o polo negativo elétrico da barra.
Passo 2
Quando a barra se desloca em temos que o ângulo entre e igual a portanto:
Portanto não existe força eletromotriz.
Passo 3
Para que tenhamos uma fem máxima basta fazer com que a barra se mova perpendicularmente com a sua orientação, de uma das seguintes maneiras.
E que terá um valor de igual a:
Porém, pela regra da mão direita, a única direção que terá como maior potencial elétrico (direção da corrente) é com a velocidade apontada para esquerda e para cima. Pois a força magnética deverá apontar para o sentido contrário.