Considere uma espira retangular de lados e () e um fio retilíneo infinito, coplanar a espira. Sabendo-se que o fio retilíneo é paralelo aos lados longos da espira e que o fio e a espira portam, respectivamente, correntes para direita e no sentido horário, assinale a opção incorreta
(a) A soma das forças nos lados de comprimento da espira é nula
(b) A força em cada um dos lados de comprimento da espira é nula
(c) A soma das forças nos lados de comprimento da espira é não nula
(d) As forças sobre os lados de comprimento da espira estão na mesma direção e tem sentidos contrários
(e) A força total sobre a espira é perpendicular ao fio retilíneo
Passo 1
Antes de olhar as sentenças, vamos olhar que forças o fio retilíneo produz sobre os fios da espira.
Pela lei de Ampére, o fio retilíneo produzirá um campo magnético que será dado pela regra da mão direita, ou seja, na região abaixo do fio, onde está a nossa espira, o campo magnético estará apontando para dentro da tela do seu computador (ou celular, rs)
A intensidade do campo nesse caso será
ou seja, a intensidade do campo diminui com a distância.
Por outro lado, a força magnética sobre um fio é dada por
onde é a velocidade dos portadores de carga no fio. Aqui só interessa pra gente a direção da força, então pra saber a força sobre cada porção de fio da espira basta usar a regra da mão direita.
Assim sobre a espira temos as seguintes forças
Agora podemos analisar as opções
(a) Correta – Forças de mesmo módulo e sentido contrário (a diferença entre os dois fios é que em um a corrente aponta pra cima e no outro a corrente aponta para baixo)
(b) Incorreta – Em cada um desses lados de comprimento temos uma corrente passando e esses fios estão sob a ação de um campo magnético que não é paralelo à corrente, logo sobre cada um deles haverá sim força magnética
(c) Correta – Vemos que as forças sobre os lados de comprimento se compensam, porém as forças sobre os lados de comprimento não. Isso acontece por que, apesar da corrente em cada um desses lados for a mesma, o campo magnético sobre o fio superior é mais forte do que o campo magnético sobre o fio inferior (mais afastado do fio retilíneo)
(d) Correta – Temos que nesses dois lados o campo aponta na mesma direção. Já a corrente tem a mesma direção mas tem sentidos opostos em cada lado, logo, as forças sobre cada lado têm que ter sentidos opostos
(e) Correta – Se somarmos todas as forças sobre a espira, veremos que a força resultante será perpendicular ao fio retilíneo
Resposta
(b)