Uma espira com de raio e uma resistência de é submetida a um campo magnético uniforme cujo módulo varia de acorco com a figura 30-33. A escala do eixo vertical é definida por e a escala do eixo horizontal é definida por . O plano da espira é perpendicular a . Determine a força eletromotriz induzida na espira durante o intervalo de tempo (c) .
Passo 1
O módulo da força eletromotriz induzida em uma espira condutora é igual à taxa de variação com o tempo do fluxo magnético que atravessa a espira. A expressão para calcular a força eletromotriz é a seguinte:
O sinal negativo mostra que a força eletromotriz se opõe à variação do fluxo.
Vamos ver as informações que o enunciado nos dá para o trecho que nos foi pedido o valor da força eletromotriz. Sabemos que é uma espira circular com raio igual a e temos as escalas do gráfico da figura. Observe que, no intervalo pedido na letra (a) o fluxo magnético varia! Ele sai de seu valor máximo em e atinge o zero quando Então, se há variação de fluxo, há força eletromotriz! Vamos calculá-la:
Como o campo não varia em função das distâncias e é perpendicular à espira, temos que o fluxo de campo que atravessa a espira é dado por
Vamos usar os valores que temos para calcular essa força eletromotriz
Passo 2
Usando o valor do fluxo para calcular a força eletromotriz temos
Pelo gráfico, vemos que o campo varia com o tempo com uma reta (é uma função linear) nesse caso, essa derivada aí vira isso aqui ó:
Resposta
A força eletromotriz é igual a: