Uma barra metálica de peso , com comprimento e resistência , respousa horizontalmente sobre fios condutores do circuito indicado na Figura abaixo. A barra está em um campo magnético horizontal uniforme de e não está conectada aos fios do condutor. Qual a aceleração da barra logo após a chave ser fechada?
Passo 1
Vamos lá? Olha só, nesse exercício a gente tem um circuito ligado a uma bateria. A própria barra condutora tem uma resistência e, quando a chave é fechada, passa uma corrente por essa barra. Como ela em uma região onde tem campo magnético, passa a agir nela uma força magnética.
Como o sistema todo está na horizontal e o campo magnético está dirigido da esquerda para a direita, então vai aparecer uma força magnética para cima tirando a barra do circuito. Isso significa que deve passar uma corrente de cima para baixo na barra condutora. Para ver isso, basta a gente aplicar a regra da mão direita. Blz?
Precisamos descobrir que corrente é essa. Para isso, vamos ter que encontrar a resistência equivalente do circuito, considerando também a resistência de da barra condutora.
Passo 2
Bom, a resistência da barra está em paralelo com a resistência de e o resultado dessa associação está em série com o resistor de . Então, temos o seguinte
Com isso, descobrimos o valor da corrente que é
Essa é a corrente que passa também no resistor de .
Agora, a ddp entre as extremidades da barra condutora é
Portanto, a corrente que passa pela barra é
Passo 3
O próximo passo é calcular a força magnética que atua nessa barra. Como já temos o valor do campo magnético, que é perpendicular à barra, e também o comprimento da barra condutora, o valor da força é
A aceleração inicial da barra vai ser