Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 27.Exercício - Ex. 44
Uma bobina retangular de fio, com dimensões de 22,0 cm por 35,0 cm e que conduz uma corrente de 1,95 A, está orientada de modo que o plano de sua espira seja perpendicular a um campo magnético uniforme de 1,50 T, como indica a Figura. (a) Calcule a força resultante e o torque que o campo magnético exerce sobre a bobina. (b) A bobina é girada formando um ângulo de em relação ao eixo indicado, com o lado esquerdo saindo do plano da figura e o lado direito entrando no plano. Calcule a força resultante e o torque que o campo magnético exerce agora sobre a bobina. (Dica: para ajudar a visualizar esse problema tridimensional, faça um desenho cuidadoso da bobina ao longo do eixo de rotação.)
Passo 1
letra a)
O torque é dado pela expressão:
Esse ângulo é o ângulo entre o campo magnético e a normal ao plano da espira.
Pelo desenho podemos perceber que o ângulo entre o plano da espira e o campo magnético é de .
Então
Passo 2
A força magnética depende do sentido da corrente e cada lado da espira terá uma força magnética.
Como a corrente tem sentidos opostos para cada lado da espira, a força magnética também terá.
Logo irão se anular.
Passo 3
letra b)
Vamos considerar agora que a bobina é girada formando um ângulo de em relação ao eixo indicado.
Podemos perceber que as forças de cada lado da espira ainda terão sentidos opostos. Logo:
Passo 4
A diferença entre o item anterior é que o ângulo entre o campo magnético e o plano da espirra será de .
Então:
O torque então será:
Resposta
letra a),
letra b),