Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 3 - Eletromagnetismo - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 28.10 - Ex. 63
Um fio de de comprimento, percorrido por uma corrente de , é convertido em uma bobina circular e submetido a um campo magnético uniforme B de módulo . Se o torque que e o campo exerce sobre a espira é o maior possível, determine (a) o ângulo entre B e o momento dipolar magnético da bobina e (b) o número de espiras da bobina. (c) Determine o módulo do torque máximo.
Passo 1
aqui temos um fio e que foi enrolado em uma bobina de N espiras e queremos saber qual a configuração que dá o maior torque possível.
Se um fio de comprimento L é usado para fazer N espiras, a circunferência de cada espira é, o raio de cada espira é , e a área de cada espira é .
Passo 2
(a) Para que o torque seja máximo, o plano das espiras deve ser paralelo ao campo magnético, o que faz com que o momento dipolar magnético da bobina seja perpendicular ao campo. Assim, o ângulo é 90º.
Passo 3
(b) Com o plano das espiras paralelo ao campo magnético, o módulo do torque é
De acordo com a equação anterior, quanto menor o número N de espiras, maior o torque. Assim, o torque é máximo para N = 1.
Passo 4
c) O módulo do torque máximo é
usando os dados da questão
Resposta
(a) 90º
(b) N=1
(c)