Uma barra de comprimento e resistência é colocada sobre dois trilhos numa região de campo magnético uniforme cujo módulo é . Os trilhos estão ligados a uma fonte de tensão . Determine a corrente que flui pelo condutor quando:
(a) A barra está em repouso
(b) A barra está se movendo para direita com uma velocidade
(c) Em que sentido e com que velocidade devemos mover o condutor para que a corrente através dele seja nula?
(d) Em que sentido e com que velocidade devemos mover o condutor para que o módulo da corrente através dele seja o mesmo módulo da corrente que o atravessava quando ele estava em repouso?
Passo 1
Quando a barra está em repouso, temos que o fluxo do campo magnético sobre o circuito fechado é nulo, logo a corrente será devida somente à lei de Ohm
Onde chamamos de devido a essa corrente ser da fonte de tensão. Uma informação importante é que essa corrente está no sentido horário!
Passo 2
Agora temos que a barra se move! Tomando com a posição horizontal da barra em relação à fonte de forma que a área do circuito fechado seja , temos que o fluxo do campo magnético é dado por
Assim temos que pela lei de Faraday haverá uma força eletromotriz induzida dada por
Pela lei de Lenz, a corrente induzida tem que ser tal que produzirá um campo magnético que tentará frear a variação de fluxo de campo magnético.
Como o fluxo aumenta em módulo com o passar do tempo e o campo magnético externo sai da página temos que o campo magnético produzido pela corrente induzida, tem que entrar na página.
Pela regra da mão direita, para que isso aconteça, a corrente induzida está no sentido horário. Logo vamos defini-la como positiva.
E a corrente induzida é dada por
Assim a corrente total é dada por
Passo 3
Para que a corrente seja nula, basta fazer
Como , temos que mover a barra para a esquerda.
Passo 4
Aqui queremos que a corrente total tenha a mesma intensidade de quando a barra não se movia, ou seja, . Temos duas opções:
-
Nesse caso, temos
Que é o caso da barra parada.
-
Como , temos que mover a barra para a esquerda.
Resposta
(a)
(b)
(c) (movimento para esquerda)
(d) (movimento para esquerda)