E 20 1) Mostramos em sala de aula a força entre os lados de uma malha de fio ligado numa bateria de carro. O fio tem uma resistência de
. A bateria tem uma força eletromotriz de 12 V e uma resistência interna de
. Supondo uma distância média de 10 cm entre os fios, calcule a força que atua num metro de fio. (para poder imaginar o que este valor significa converta o resultado de Newtons para grama-força).
Passo 1
Vamos começar resumindo o enunciado: temos um fio de loop ligado a uma bateria de carro com força eletromotriz de 12 V e resistência interna de 0,0085 Ω. O fio tem resistência de 0,0400 Ω e as duas partes paralelas do loop estão separadas em média por 10 cm. Queremos a força de interação por metro de fio e depois converter para grama-força. O conteúdo aqui envolve circuito elétrico (Lei de Ohm) e força magnética entre condutores paralelos.
Passo 2
Para achar a corrente que passa pelo loop, usamos a Lei de Ohm para todo o circuito. A resistência total é a soma da interna da bateria e do fio:
A corrente é então
Passo 3
Para calcular a força por metro entre dois condutores paralelos separados por distância
e com correntes iguais
, usamos a expressão
onde
. Substituindo:
Passo 4
Para converter a força de Newton para grama-força, lembramos que
. Assim:
Resposta
Força por metro: 0,122 N/m, que corresponde a aproximadamente 12,5 gf/m.