- 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 ?
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
onde
é o fluxo magnético produzido pela corrente na espira 2 e que atravessa a área da espira 1:
Só haverá corrente registrada pelo amperímetro se
, isto é, se
.
Passo 3
Para que o amperímetro registre uma corrente na espira 1, precisamos causar variação temporal do fluxo magnético
. Podemos fazer isso de várias maneiras:
- Variar a corrente na espira 2 (por exemplo, ligar, desligar ou modular a fonte), o que muda
e, portanto, . - Aproximar ou afastar as espiras, alterando a área comum ao campo
. - Girar uma espira em relação à outra, mudando o ângulo entre
e a superfície de passagem.
Em qualquer desses casos teremose, 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,
. 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
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 , como no caso de corrente estacionária na espira 2 e arranjo fixo sem mudança de geometria ou distância.
b) Não há registro de corrente sempre que o fluxo magnético for constante