UFRJ- Física 3 – PF 2018.1 - DIURNO - 9
Considere uma espira retangular de lados e () 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 para a direita e no sentido horário, assinale a única opção INCORRETA.
- A força sobre cada um dos lados curtos da espira é não-nula.
- A soma vetorial das forças sobre os lados curtos da espira é nula.
- A soma vetorial das forças sobre os lados longos da espira é nula.
- As forças sobre os lados longos da espira estão na mesma direção.
- 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
sendo que 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 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 , o campo magnético é mais intenso, porque está mais próximo do fio e como a força sobre um condutor transportando corrente é dada por
no lado da espira a força será mais intensa e apontando para cima, como mostra a figura.
No lado , a força terá a mesma direção de , mas será menos intensa, pois está a uma distância maior do fio com corrente , 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 e , pois as e têm intensidades diferentes.
Resposta
Letra c