Uma barra metálica com
de comprimento é puxada para a direita a
perpendicularmente a um campo magnético constante de
. A barra desliza sobre trilhos metálicos paralelos, conectados por um resistor de
, de modo que o aparato faz uma espira completa. A resistência da barra e dos trilhos pode ser desprezada. (b) Determine o sentido da corrente induzida no circuito.
Passo 1
Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma barra metálica de 1,50 metros que está sendo puxada para a direita a uma velocidade de 5,0 metros por segundo, perpendicularmente a um campo magnético constante de 0,750 Tesla. A barra desliza sobre trilhos metálicos paralelos que estão conectados por um resistor de 25 Ohms, formando um circuito completo. A parte (b) da questão nos pede para determinar o sentido da corrente induzida nesse circuito.
Para resolver isso, vamos precisar entender o princípio da indução eletromagnética, especificamente como o movimento de um condutor em um campo magnético pode gerar uma corrente elétrica. Vamos usar a Lei de Lenz, que nos ajuda a determinar a direção dessa corrente.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as forças envolvidas. Quando a barra se move através do campo magnético, ela corta as linhas de campo magnético, o que induz uma força eletromotriz (fem) na barra. Essa fem gera uma corrente no circuito.
A magnitude da fem induzida ($ \mathcal{E} $) pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
- $ B $ é a densidade do fluxo magnético (0,750 T),
- $ l $ é o comprimento da barra (1,50 m),
- $ v $ é a velocidade da barra (5,0 m/s).
Mas, para determinar o sentido da corrente, não precisamos calcular o valor numérico; precisamos apenas entender a direção em que a corrente fluirá para se opor à mudança que a está causando, de acordo com a Lei de Lenz.
Passo 3
A Lei de Lenz nos diz que a corrente induzida sempre flui em uma direção tal que cria um campo magnético que se opõe à mudança no fluxo magnético que a produziu. Neste caso, o movimento da barra está aumentando o fluxo magnético passando pelo circuito.
Para determinar o sentido da corrente:
- Identifique a direção do movimento: A barra está se movendo para a direita.
- Identifique a direção do campo magnético: O campo está perpendicular à direção do movimento (assumindo que está entrando ou saindo da página).
- Aplique a Lei de Lenz: A corrente induzida criará um campo magnético que se opõe ao aumento do fluxo devido ao movimento da barra.
Usando a Regra da Mão Direita (ou Esquerda, dependendo da convenção utilizada), podemos determinar que a corrente fluirá no sentido anti-horário para criar um campo magnético que se opõe ao movimento da barra.
Resposta
A corrente induzida no circuito circula no sentido anti-horário.