Força magnética em um Fio Reto
Você sabe calcular a força magnética em um fio reto percorrido por corrente? Vem comigo!
Observe a figura:
Quando você se deparar com essa matéria, geralmente envolverá um fio que já tem corrente e em um lugar que já tem um campo magnético atuante.
Neste caso:
- B: campo magnético
- i: corrente elétrica
- L: comprimento do fio
- θ: o ângulo entre i e B
O cálculo da força magnética é dado pela fórmula:
Fmag = B . i . L . sen θ
Importante: geralmente, o ângulo que obtemos é de 90º, ou seja, o seno será 1.
Para mostrarmos a força magnética que um fio recebe ao ser colocado dentro de um campo magnético, devemos utilizar a regra da mão direita. Observe:
Neste caso, o campo magnético está nos dedos, a corrente entre no dedão e a força magnética sempre atua no sentido da palma da mão.
Exemplos de força magnética em fio reto
Fio no plano do papel
Note:
Se o fio está no plano do papel, a corrente sobe na orientação do papel e o campo magnético entra. Então, temos que colocar a mão direita aberta e apontá-la em direção ao papel, com o dedão para cima. Portanto, a força magnética vai atuar para o lado da palma da mão que, neste exemplo, seria para a esquerda.
Agora:
Veja que o campo está saindo do papel e a corrente está para a direita. Então a mão direita deveria estar apontada para você mesmo. Assim, a palma da mão estaria apontada para baixo, que será o sentido da força magnética.
Fio perpendicular ao papel
Neste caso, tudo o que vemos é a ponta do fio, como se a corrente viesse em direção aos nossos olhos. Então, temos que colocar os dedos da mão direita apontando em direção ao campo (nesse exemplo, para direita). Como a corrente é dada pelo dedão, então temos que virar a palma da mão para cima para que ele fique virado para nós mesmos. Então, a força magnética vai atuar para cima.
Repare:
O campo magnético está para baixo e a corrente está entrando no papel. A mão direita, portanto, deve ser posicionada com os dedos para baixo e o dedão apontando para o papel. Com isso, a palma ficará para a esquerda.
Exercícios sobre força magnética em fio reto
Questão 1
(Mackenzie) Dois fios condutores (1) e (2), muito longos e paralelos, são percorridos por correntes elétricas i1 e i2 , respectivamente, de sentidos opostos e situados no plano horizontal. A figura abaixo mostra a secção transversal desses condutores, em que a corrente elétrica i1 está saindo da página e a corrente elétrica i2 está entrando na página.
A melhor representação vetorial da força magnética (Fm) e do campo de indução magnética (B) agentes sobre o fio condutor (1) é
RESOLUÇÃO:
Vamos pensar: a corrente 2 está entrando no papel. Então, temos que apontar nosso dedão da mão direita em direção ao papel. Isso vai fazer com que a palma da mão fique virada para cima (B2).
Agora temos que pensar no fio. Agora que já conhecemos a direção do campo B2, sabemos que temos que apontar os dedos da mão direita nessa direção. Portanto, com os dedos para cima e o dedão apontando para os seus olhos, pois a corrente está saindo do papel. Portanto, a palma da mão fica para a esquerda, que é o sentido da força magnética.
RESPOSTA: B
Questão 2
(Upe) Uma barra uniforme, condutora, de massa m = 100 g e comprimento L = 0,50 m, foi posicionada entre duas superfícies rugosas. A barra permanece em repouso quando uma corrente elétrica i = 2,0 A a atravessa na presença de um campo magnético de módulo B = 1,0 T, constante, que aponta para dentro do plano da figura.
Com base nessas informações, determine o módulo e o sentido da força de atrito resultante que atua na barra e o sentido.
a) 1001,0 N para cima
b) 1001,0 N para baixo
c) 2,0 N para cima
d) 2,0 N para baixo
e) 1,0 N para cima
RESOLUÇÃO:
Repare que o enunciado nos pede a força de atrito resultante. Isso porque há, sobre a barra, duas forças de atrito (Fat) agindo com sentido para cima. Da mesma forma, há um peso (P) atuando para baixo.
Agora, veja que o campo magnético está entrando no papel e que a corrente está indo para a esquerda. Usando a regra da mão direita, nossos dedos devem apontar em direção ao papel e o dedão deve estar virado para a esquerda. Dessa forma, a força magnética (Fm) atuará para baixo.
Com isso, no chamado equilíbrio do fio, as duas forças de atrito para cima (que é igual à força resultante de atrito) devem ser iguais à soma da força magnética com o peso. Portanto:
2 Fat = Fm + P
2 Fat = B . i . L + m . g
Fat total = 1 . 2 . 0,5 + 0,1 . 10
Fat total = 2 N
RESPOSTA: C
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