Balança magnética. O circuito da Figura abaixo é usado para produzir uma balança magnética para pesar objetos. A massa a ser medida está suspensa a partir do centro da barra, que se situa em um campo magnético uniforme de , orientado para dentro do plano da Figura. A voltagem da bateria pode ser ajustada de modo a variar a corrente no circuito. A barra condutora horizontal tem de comprimento e é feita de um material extremamente leve. Está conectada à bateria por fios verticais finos que não podem suportar nenhuma tensão considerável: todo o peso da massa suspensa é sustentado pela força magnética na barra. Um resistor de está ligado em série com a barra; a resistência do restante do circuito é muito menor que isso.
- Qual ponto, ou , deve ser o terminal positivo da bateria?
- Se a voltagem máxima do terminal da bateria é igual a , qual é a maior massa que esse instrumento pode medir?
Passo 1
a) Para esse dispositivo possa medir o valor do peso do objeto, é necessário que haja o equilíbrio entre a força peso e a força magnética que atuará na barra condutora pela qual passa uma corrente.
Como a força peso está direcionada para baixo, a força magnética deve estar para cima e precisa ter o módulo que a força peso. Por isso, aplicando a regra da mão direita, vemos que a corrente deve passar na barra no sentido da esquerda para a direita, ou seja, a corrente deve ter o sentido anti-horário.
Dessa maneira, o terminal deve ser positivo e o negativo.
Passo 2
b) Para ter esse valor máximo para a massa, a gente precisa igualar a força magnética com a força peso. Isso vai dar a seguinte expressão para a massa
Agora, a corrente que vai passar na barra é igual , em que é a ddp. Substituindo na expressão acima, temos
Resposta
- Corrente no sentido anti-horário, por isso o terminal é positivo e o terminal é negativo ;