Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 3 - Eletromagnetismo - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 30.10 - Ex. 66
A Fig. 30-65ª mostra, em seção reta, dois fios retilíneos, paralelos e muito compridos. A razão entre a corrente no fio 1 e a corrente no fio 2 é . O fio 1 é mantido fixo no lugar. O fio 2 pode ser deslocado ao longo do semieixo positivo, o que faz variar a densidade de energia magnética criada pelas duas correntes na origem. A Fig. 30-65b mostra um gráfico de em função da posição do fio 2. A curva tem uma assíntota para e a escala do eixo horizontal é definida por . Determine os valores de (a) e (b) .
Passo 1
Temos dois fios posicionados no eixo . O fio 1 é mantido fixo enquanto o 2 pode ser movido. Estamos interessados em ver o que acontece com a densidade de energia (portanto o campo magnético) na origem (): essa densidade é mostrada no gráfico.
Como o fio está parado, sua contribuição para o campo é sempre a mesma. Desta forma, vamos tentar calcular o seu campo primeiro. Para isso, note quando o fio 2 é posicionado em , o campo resultante na origem é nulo. Assim, podemos dizer que os campos dos fios 1 e 2 se anulam:
denota a distância do fio 1 à origem e neste caso, que representa o caso em que a densidade de energia (e consequentemente o campo resultante) é nulo na origem. Desta forma, achamos que
Passo 2
Bom, agora note que do gráfico, quando afastamos o fio 2 para bem longe, de modo que toda a contribuição do campo na origem é devida ao fio 1, a densidade de energia tende a . Como apenas o fio 1 contribui para isso:
Mas sabemos que
Assim,
Substituindo e :
Passo 3
Bom, sabemos que
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