Exercícios Resolvidos de Lei de Ampére

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Enunciado

Desejamos triplicar o campo magnético gerado por um fio que é medido através de uma curva amperiana de raio 5   c m . Anteriormente o campo magnético media 3 T , qual era a corrente anterior e qual deverá ser a nova corrente?

Dado: μ 0 = 4 ⋅ π ⋅ 10 - 7   T ⋅ m ⋅ A - 1

Passo 1

Bom sabemos que o módulo do campo magnético em um fio é dado pela fórmula:

B = μ 0 ⋅ i 2 ⋅ π ⋅ r

Onde i é a corrente que passa pelo fio e r é o raio da curva amperiana.

Passo 2

O raio foi dado pelo enunciado da questão:

r = 5   c m

Porém precisamos que o mesmo esteja em metros para ser aplicado na fórmula. Para fazer essa transformação, iremos apenas dividir por 100 :

r = 5 c m = 5 100 m = 0,05 m

Enquanto o campo magnético também foi dado:

B = 3 T

Substituindo esses valores na fórmula:

3 = 4 ⋅ π ⋅ 10 - 7 ⋅ i 2 ⋅ π ⋅ 0,05

Passo 3

Como tempos π no numerador e no denominador, podemos cortar:

3 = 4 ⋅ 10 - 7 ⋅ i 2 ⋅ 0,05

Vamos isolar a incógnita i de um lado da igualdade, todos os números que estão dividindo i irão para o outro lado para multiplicar:

3 ⋅ 2 ⋅ 0,05 = 4 ⋅ 10 - 7 ⋅ i

Enquanto todos os números que estão multiplicando i irão para o outro lado dividindo:

3 ⋅ 2 ⋅ 0,05 4 ⋅ 10 - 7 = i

Primeiro vamos multiplicar os números no numerador da nossa fração:

3 ⋅ 2 ⋅ 0,05 = 0,3

Logo:

i = 0,3 4 ⋅ 10 - 7

Dividindo 0,3 por 4 :

i = 0 , 075 10 - 7

Quando temos uma divisão por 10 elevado a um expoente negativo, podemos inverter o sinal do expoente e colocar ele como multiplicador do número:

i = 0,075 10 - 7 = 0,075 ⋅ 10 7

Viu? Mas o resultado parece um pouco feio, não acha?

Passo 4

Precisamos andar com a vírgula! Precisamos passar ela para depois do 5 , mas temos que fazer isso dentro da legalidade matemática, beleza?

Uma dica para mover a vírgula é a seguinte:

  • Quero mover a vírgula N casas para a esquerda Tenho que somar N no expoente do 10 .
  • Quero mover a vírgula N casas para a direita Tenho que subtrair N no expoente do 10 .

Onde o N pode ser qualquer número de casas que você queira andar com a vírgula. No nosso caso, precisamos andar 3 casas para a direita, então temos que subtrair 3 no expoente do 10 , sacou?

Então o expoente do 10 será 7 - 3 = 4

i = 0,075 ⋅ 10 7 = 75 ⋅ 10 4 A

Essa era a corrente anterior!

Passo 5

Como queremos triplicar o campo magnético, ou seja:

3 ⋅ B = 3 ⋅ μ 0 ⋅ i 2 ⋅ π ⋅ r

Mas não queremos alterar nem o raio r , teremos que mudar a corrente:

3 ⋅ B = 3 ⋅ i μ 0 2 ⋅ π ⋅ r

Então para ter um campo maior temos que aumentar a corrente em três vezes também!

Se a corrente antiga era:

i a n t i g a = 75 ⋅ 10 4 A

A corrente nova terá que ser triplicada:

i n o v a = 3 ⋅ 75 ⋅ 10 4 A

Essa multiplicação será igual a:

i n o v a = 225 ⋅ 10 4 A

Resposta

i a n t i g a = 75 ⋅ 10 4 A

i n o v a = 225 ⋅ 10 4 A