Enunciado

Duas bobinas idênticas são mutuamente paralelas e montadas sobre o mesmo eixo. Elas estão separadas por uma distância igual aos seus raios. Cada qual possui N espiras e conduz uma corrente I de mesma intensidade e sentido que a outra.

  1. Obtenha uma expressão para a densidade do campo magnético no ponto médio entre as espiras.
  2. Calcule a intensidade do campo para espiras com 10 cm de diâmetro e 10 espiras conduzindo correntes de 1,0   A

Passo 1

Faaaaaala, galera... Tranquileba??

Bom, primeiro precisamos saber qual o campo elétrico a um ponto de distancia de uma espira, e em seguida aplicar à essa distancia o valor dado no enunciado. Confuso né, mas segue comigo!

Seja uma espira ideal:

Então:

Vemos que as componentes em x e y se cancelam, sobrando somente em z.

Sabendo que a lei de bio-savart é:

B → = B x + B y + B z = 0 + 0 + B z = B cos ⁡ θ

d B = μ 0 4 π I   Δ s × r v e r s o r r 2 cos ⁡ θ

Veja que:

Δ s * r v e r s o r sin ⁡ 90 ° = 1 = Δ s

Assim:

d B = μ 0 4 π I Δ s r 2 cos ⁡ θ

E que:

r = R 2 + z 2

E também:

cos ⁡ θ = R r = R R 2 + z 2

Assim ficando:

d B = μ 0 4 π I Δ s R 2 + z 2   R R 2 + z 2 = μ 0 4 π I R   Δ s R 2 + z 2 3 2

Integrando sobre toda a espira:

B = μ 0 4 π I R R 2 + z 2 3 2 ∫ 0 2 π R Δ s = μ 0 4 π I R R 2 + z 2 3 2 2 π R

Concluímos que o campo magnético sobre uma espira é:

B e s p i r a = μ 0 2 I R 2 R 2 + z 2 3 2

Agora aplicando a duas espiras:

B = μ 0 I R 2 R 2 + z 2 3 2

E colocando z no centro entre ambas, ou seja, z = R 2 , temos:

B z = R 2 = μ 0 I R 2 R 2 + R 2 2 3 2

Concluímos que:

B z = R 2 = 1.25 3 2 μ 0 N I R

Já foi dado a faca e o queijo né huehue

Passo 2

Para b)

Aplicando os valores:

B = 1.25 3 2 4 π × 10 - 7 T m A 10 1,0   A 1 2 10 × 10 - 2 m

Concluímos que:

B = 1.80 × 10 - 4   T

Resposta

Para a)

B z = R 2 = 1.25 3 2 μ 0 N I R

Para b)

B = 1.80 × 10 - 4   T

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