Considere uma espira circular condutora, ao longo da qual flui uma corrente estacionária. Tal espira está sujeita a um campo magnético externo constante (uniforme e estacionário). Ao atingir o equilíbrio estável, o momento de dipolo magnético de tal espira apontará para onde?
(a) No equilíbrio estável, o momento de dipolo magnético da espira será, obviamente zero.
(b) Não sofrerá alteração, continuando a apontar no sentido original.
© Num sentido perpendicular ao campo magnético externo.
(d) No sentido oposto do campo magnético externo.
(e) No sentido do próprio campo magnético externo.
(a) No equilíbrio estável, o momento de dipolo magnético da espira será, obviamente zero.
(b) Não sofrerá alteração, continuando a apontar no sentido original.
© Num sentido perpendicular ao campo magnético externo.
(d) No sentido oposto do campo magnético externo.
(e) No sentido do próprio campo magnético externo.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos uma espira circular condutora com corrente estacionária que está sendo exposta a um campo magnético externo constante e uniforme. Queremos descobrir para onde o momento de dipolo magnético dessa espira vai apontar quando ela atingir um equilíbrio estável.
Para resolver isso, precisamos entender alguns conceitos básicos de magnetismo, como o momento de dipolo magnético de uma corrente elétrica e como ele interage com um campo magnético externo.
Passo 2
O momento de dipolo magnético (
) de uma espira circular é dado pela fórmula:
onde:
-
é a corrente elétrica que circula na espira, -
é o vetor área da espira (magnitude igual à área e direção perpendicular ao plano da espira, seguindo a regra da mão direita).
Esse momento de dipolo magnético faz com que a espira interaja com o campo magnético externo de forma a alinhar-se de modo a minimizar a energia potencial magnética do sistema.
Passo 3
A energia potencial magnética (
) de um dipolo magnético em um campo magnético (
) é dada por:
Para que a energia seja mínima (equilíbrio estável), o produto escalar
deve ser máximo. Isso acontece quando os vetores
e
estão paralelos.
Passo 4
Portanto, no equilíbrio estável, o momento de dipolo magnético da espira
deve se alinhar na mesma direção do campo magnético externo
. Isso significa que o dipolo aponta na direção do próprio campo magnético externo.
Resposta
A alternativa correta é a (e) No sentido do próprio campo magnético externo.