Duas espiras circulares coplanares e concêntricas, com diâmetros diferentes, conduzem correntes no mesmo sentido. Descreva as forças que atuam sobre a espira interna e sobre a espira externa.
Passo 1
O enunciado dá duas espiras circulares coplanares e concêntricas de raios
, ambas percorridas por correntes no mesmo sentido. Para descrever as forças, vamos usar a lei elemental da força magnética sobre um fio
onde
é o campo criado por uma espira e
é um elemento de comprimento da outra.
Passo 2
Campo da espira externa (raio
) no interior (
).Num ponto interno, a espira externa gera um campo axial
Em cada elemento da espira interna temos
, logo
isto é, força radial para fora. Integrando sobre
, a espira interna é empurrada para fora.
Passo 3
Campo da espira interna (raio
) no exterior (
). Num ponto externo, o campo axial da interna vale
(ponto na “equatorial” de um dipolo). Cada elemento da espira externa é
e
como
, o resultado é força radial dirigida para dentro. Integrando, a espira externa é puxada para dentro.
Passo 4
As duas espiras, portanto, se repelem: cada ponto da interna é empurrado radialmente para fora e cada ponto da externa é puxado radialmente para dentro.
Resposta
A espira interna sofre uma força de repulsão radial para fora.
A espira externa sofre uma força de repulsão radial para dentro.
A espira externa sofre uma força de repulsão radial para dentro.