Enunciado

A figura 29-80 mostra um segmento de fio de comprimento ∆ s = 3,0   c m , com o centro na origem, percorrido por uma corrente i = 2,0   A no sentido positivo do eixo y (como parte de um circuito completo). Para calcular o módulo do campo magnético B → produzido pelo segmento em um ponto situado a vários metros da origem, podemos usar a lei de Biot-Savart na forma B = μ o 4 π i ∆ s s e n θ r ³ , já que r e θ podem ser consideradas constantes para todo o segmento. Calcule B → (em termos dos vetores unitários) para pontos situados nas seguintes coordenadas: (d) ( - 3,0   m ; - 4,0   m ; 0 ) .

Passo 1

De acordo com a lei de Biot-Savart,

B → x , y , z = μ 4 π ⋅ i ∆ s × r ^ r 2 = μ o 4 π ⋅ i ∆ s → × r → r ³

Para ∆ s → = ∆ s j ^ e r ^ = x i ^ + y j ^ + z k ^ , temos:

∆ s → × r → = ∆ s j ^ × x i ^ + y j ^ + z k ^ = ∆ s ( z i ^ - x k ^ )

na qual foram usadas as relações j ^ × i ^ = - k ^ , j ^ × j ^ = 0 e j ^ × k ^ = i ^ . Assim, a equação anterior se torna

B → x , y , z = μ o i ∆ s z i ^ - x k ^ 4 π x 2 + y 2 + z 2 3 2

Passo 2

O campo no ponto ( x = - 3 , 0   m ,   y = - 4 , 0   m ,   z = 0 ) é:

B → ( - 3,0   m ; - 4,0   m ; 0 ) = 4 π × 10 - 7   T . m A 2,0   A 3,0 × 10 - 2   m 3 , 0   m 4 π ( - 3,0   m ) 2 + ( - 4,0   m ) 2 + 0 2 3 2 k ^ B → ( - 3,0   m ; - 4,0   m ; 0 ) = 1,4 × 10 - 1 0   T k ^ = 0,14   k ^   n T

Resposta

O campo é:

B → ( - 3,0   m ; - 4,0   m ; 0 ) = 0,14   k ^   n T

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