Nesta aula, vamos resolver juntos alguns exercícios sobre campo magnético. Antes, uma rápida revisão de conceitos e fórmulas. Acompanhe!
Campo magnético em fio reto
Quando estudamos campo magnético, uma das coisas mais importantes é a regra da mão direita. Geralmente, as questões nos darão o sentido da corrente elétrica (i). Para saber a orientação do campo magnético (B), basta colocarmos a mão direita sobre o papel ou a tela, apontando o dedão a favor da corrente. Os demais dedos indicarão o sentido do campo magnético (que será sempre tangente à circunferência):
Com isso em mente, quando tempo um campo magnético em fio longo e reto, teremos a seguinte situação:
Nesse caso, podemos usar a seguinte fórmula:
- μ0: constante (permeabilidade magnética do meio; em geral será o vácuo: 4π.10-7 T.m/A)
- i: corrente
- 2πr: perímetro da circunferência
Campo magnético de corrente em fio reto: exercícios
QUESTÃO 1
(UFG) Em uma excursão acadêmica, um aluno levou uma lanterna com uma bússola acoplada. Em várias posições durante o dia, ele observou que a bússola mantinha sempre uma única orientação, perpendicular à direção seguida pelo Sol. À noite, estando a bússola sobre uma mesa e próxima de um fio perpendicular a ela, notou que a bússola mudou sua orientação no momento em que foi ligado um gerador de corrente contínua.
A orientação inicial da agulha da bússola é a mostrada na figura a seguir, onde a seta preenchida indica o sentido do campo magnético da Terra.
Ao ligar o gerador, a corrente sobe o fio (saindo do plano da ilustração). Assim, a orientação da bússola passará ser a seguinte:
RESOLUÇÃO:
Quando a questão fala em corrente contínua, isso significa que ela tem um sentido só.
Perceba que a corrente estava desligada no início, ou seja, o campo magnético da Terra (BT) estava no sentido da setinha preta. Porém, depois, a corrente foi ligada. Nesse caso, ela está no sentido de sair do papel.
No desenho da questão, podemos ligar a corrente ao meio da figura da bússola e imaginar uma outra linha (a tangente) perpendicular a ela.
Usando o macete da mão, vemos que o dedão estará apontando para nós mesmos e a corrente estará para cima. Portanto, o campo magnético (Bi) estará orientado para cima, e o campo resultante (BR) estaria localizado no encontro das paralelas. Isso quer dizer que a bússola vai girar levemente no sentido anti-horário.
RESPOSTA: A
QUESTÃO 2
(UECE) A figura abaixo representa dois fios bastante longos (1 e 2) perpendiculares ao plano do papel, percorridos por correntes de sentido contrário, i1 e i2, respectivamente.
A condição para que o campo magnético resultante, no ponto P, seja zero é:
a) i1 = i2
b)i1 = 2i2
c) i1 = 3i2
d) i1 = 4i2
RESOLUÇÃO:
Para que o campo magnético seja nulo, a soma dos vetores B1 e B2 tem que ser igual a zero. Isso significa que eles devem ser opostos entre si.
Vamos supor que a corrente no fio 1 saia do papel. Colocando a mão, teremos que o campo B1 estaria orientado para cima. Por outro lado, i2 estaria entrando no papel e o campo B2 estaria orientado para baixo.
Para igualar os dois, devemos igualar os módulos:
B1 = B2
Vamos lembrar que cada campo magnético gerado por fio reto é calculado por:
i1 = 2 . i2
RESPOSTA: B
QUESTÃO 3
(Fuvest) As figuras representam arranjos de fios longos, retilíneos, paralelos e percorridos por correntes elétricas de mesma intensidade. Os fios estão orientados perpendicularmente ao plano desta página e dispostos segundo os vértices de um quadrado. A única diferença entre os arranjos está no sentido das correntes: os fios são percorridos por correntes que entram ⦻ ou saem ʘ do plano da página.
O campo magnético total é nulo no centro do quadrado apenas em
a) I.
b) II.
c) I e II.
d) II e III.
e) III e IV.
RESOLUÇÃO:
Nesta questão, temos que fazer desenho por desenho. Vamos isolá-los:
Veja que temos quatro fios perpendiculares ao plano do papel. Todos os vetores saem do meio do quadrado. Repare que, por ser um quadrado, todos os vetores de campo terão a mesma distância. E como a questão nos informa, todos têm a mesma corrente.
Colocando a mão, temos que:
- A corrente que entra no papel no lado esquerdo superior gera um campo para baixo e para a esquerda.
- A corrente que sai do papel no lado direito inferior gera um campo para baixo e para a esquerda.
- A corrente que sai do papel no lado direito superior gera um campo para baixo e para a direita.
- A corrente que entra no papel no lado esquerdo inferior gera um campo para baixo e para a direita.
Nesse cenário, o campo resultante estará orientado reto para baixo. Então, nesta figura, o campo não é nulo.
Colocando a mão, temos que:
- A corrente que sai no papel no lado esquerdo superior gera um campo para cima e para a direita.
- A corrente que sai do papel no lado direito inferior gera um campo para baixo e para a esquerda.
Note que esses dois campos já se anulam! Seguindo:
- A corrente que entra no papel no lado direito superior gera um campo para cima e para a esquerda.
- A corrente que entra no papel no lado esquerdo inferior gera um campo para baixo e para a direita.
Repare que esses campos também se cancelaram. Então, a alternativa II está correta.
Por simetria, nem precisamos fazer o desenho, pois todos os fios são iguais, com a mesma corrente e orientados da mesma forma. Portanto, o campo resultante será nulo. A alternativa III está correta.
Colocando a mão, temos que:
- A corrente que entra no papel no lado esquerdo superior gera um campo para baixo e para a esquerda.
- A corrente que sai do papel no lado direito inferior gera um campo para baixo e para a esquerda.
- A corrente que entra no papel no lado direito superior gera um campo para cima e para a esquerda.
- A corrente que entra no papel no lado esquerdo inferior gera um campo para baixo e para a direita.
Os campos não se cancelam. Então esta alternativa está errada.
RESPOSTA: D
Para aprender mais
Assista a esta aula no meu canal, onde nos aprofundamos com mais calma na parte teórica:
Espero que você tenha entendido um pouco melhor sobre campo magnético de corrente em fio reto. E se quiser ajuda para melhorar seu nível de Física em outras matérias, entre em contato comigo e escolha o curso de Física mais adequado para você!
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