1. Considere duas espiras 1 e 2 as duas espiras são mantidas fixas e paralelas uma à outra. A espira 1 está ligada ao amperímetro, a outra está ligada à uma fonte.
    a) Descreva o que devemos fazer para que o amperímetro registre uma corrente na espira 1.
    b) Em quais situações o amperímetro não registra a passagem de corrente na espira 1 ?

Passo 1

O enunciado apresenta duas espiras fixas e paralelas: a espira 1 está ligada a um amperímetro (para medir corrente induzida) e a espira 2 está ligada a uma fonte de corrente. O conteúdo aqui é indução eletromagnética, em particular a Lei de Faraday, que nos diz que uma corrente é induzida na espira 1 se e somente se o fluxo magnético que atravessa esta espira variar com o tempo.

Passo 2

A Lei de Faraday diz que a fem induzida na espira 1 é
\mathcal{E} = -\frac{d\Phi}{dt},
onde \Phi é o fluxo magnético produzido pela corrente na espira 2 e que atravessa a área da espira 1:
\Phi = \int \mathbf{B}\cdot d\mathbf{A}.
Só haverá corrente registrada pelo amperímetro se \mathcal{E}\neq0, isto é, se \tfrac{d\Phi}{dt}\neq0.

Passo 3

Para que o amperímetro registre uma corrente na espira 1, precisamos causar variação temporal do fluxo magnético \Phi. Podemos fazer isso de várias maneiras:
  • Variar a corrente na espira 2 (por exemplo, ligar, desligar ou modular a fonte), o que muda \mathbf{B} e, portanto, \Phi(t).
  • Aproximar ou afastar as espiras, alterando a área comum ao campo \mathbf{B}.
  • Girar uma espira em relação à outra, mudando o ângulo entre \mathbf{B} e a superfície de passagem.
    Em qualquer desses casos teremos \tfrac{d\Phi}{dt}\neq0 e, assim, o amperímetro indicará corrente induzida.

Passo 4

O amperímetro não registra passagem de corrente na espira 1 sempre que não houver variação de fluxo magnético, ou seja, \tfrac{d\Phi}{dt}=0. Isso ocorre se:
  • A corrente na espira 2 for constante (fonte DC estacionária) e as espiras permanecerem fixas e alinhadas.
  • As espiras estiverem tão distantes que o campo gerado pela espira 2 seja desprezível na espira 1 (fluxo praticamente nulo).
  • A orientação das espiras for tal que o campo não atravessa área delas (por exemplo, planos ortogonais, resultando em \Phi=0 e sem variação).

Resposta

a) Basta fazer com que o fluxo magnético através da espira 1 varie no tempo, por exemplo, alterando a corrente na espira 2 (ligar/desligar ou variar a fonte) ou movendo/girando as espiras entre si.
b) Não há registro de corrente sempre que o fluxo magnético for constante \tfrac{d\Phi}{dt}=0, como no caso de corrente estacionária na espira 2 e arranjo fixo sem mudança de geometria ou distância.

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