Considere uma espira retangular de lados a e b ( a > b ) e um fio retilíneo infinito, no mesmo plano da espira. Sabendo que o fio retilíneo é paralelo aos lados longos da espira e que o fio e a espira portam, respectivamente, correntes estacionárias I 1 para a direita e I 2 no sentido horário, assinale a única opção INCORRETA.

  1. A força sobre cada um dos lados curtos da espira é não-nula.
  2. A soma vetorial das forças sobre os lados curtos da espira é nula.
  3. A soma vetorial das forças sobre os lados longos da espira é nula.
  4. As forças sobre os lados longos da espira estão na mesma direção.
  5. A força resultante sobre a espira tem direção perpendicular ao fio retilíneo.

Passo 1

Bom, para começarmos, é importante lembrar nessa questão da forma que tem o campo magnético produzido por um fio retilíneo infinito, que é

B = μ 0 I 1 2 π r   ,

sendo que r é a distância entre o fio e ponto onde queremos calcular o campo. Além disso, a direção e sentido desse campo são dados pela regra da mão direita. Para continuar, dá uma olhada na figura abaixo.

Passo 2

No caso do nosso problema aqui, como a corrente I 1 está passando no fio da esquerda para a direita, então o campo magnético estará entrando no plano da página e, por isso, perpendicular a todos os lados da espira.

No lado A B , o campo magnético   B → A B é mais intenso, porque está mais próximo do fio e como a força sobre um condutor transportando corrente é dada por

F → = I     L → × B →   ,

no lado A B da espira a força  F → A B será mais intensa e apontando para cima, como mostra a figura.

No lado C D , a força   F → C D terá a mesma direção de   F → A B , mas será menos intensa, pois está a uma distância maior do fio com corrente I 1 , e está apontando para baixo, como também é desenhado na figura acima.

Passo 3

A força sobre cada um dos lados mais curtos da espira é diferente de zero e varia ao longo do comprimento, pois o valor do campo magnético é diferente em cada um dos pontos desses lados.

No entanto, as forças sobre um desses lados têm a mesma direção, mesma intensidade, porém sentidos contrários que as outras forças do lado mais curto oposto, como a gente colocou em vermelho lá na figura. Portanto, em cada um dos lados mais curtos existe uma força resultante, mas a soma vetorial das forças sobre os DOIS FIOS é nula.

Passo 4

Agora, se a gente olha para a força resultante sobre TODA A ESPIRA, percebemos que existirá uma força resultante que estará perpendicular aos fios A B e C D , pois as  F → A B F → C D têm intensidades diferentes.

Resposta

Letra c

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