Enrolam-se 100 espiras de um fio de cobre em torno de um cilindro de ferro, cuja base tem uma área de
. Os extremos do fio são ligados a um resistor externo de modo que a resistência total do circuito seja igual a
. Qual será a quantidade total de carga que flui através do circuito quando o campo magnético longitudinal no ferro varia de 1 T numa direção até 1 T na direção oposta?
Passo 1
Beleza, o exercício diz que temos uma bobina de N=100 espiras enrolada num cilindro de ferro, cuja área da base é A=0,001 m². Os terminais dessa bobina estão num circuito de resistência total R=10 Ω. Aí o campo magnético dentro do ferro varia de B₁=+1 T pra B₂=–1 T. Precisamos descobrir quanta carga total Q vai passar no circuito durante essa variação.
Conteúdo: fluxos magnéticos, Lei de Faraday–Lenz e a relação entre fem, corrente e carga.
Conteúdo: fluxos magnéticos, Lei de Faraday–Lenz e a relação entre fem, corrente e carga.
Passo 2
Antes de tudo, o que é fluxo magnético?
Fluxo (Φ) é basicamente “quantidade” de campo que atravessa uma área:
Fluxo (Φ) é basicamente “quantidade” de campo que atravessa uma área:
Aqui o campo muda de +1 T pra –1 T, então a variação de fluxo por espira é
O sinal negativo só indica inversão de direção, pra calcular a carga total a gente usa o módulo, |ΔΦ| = 0,002 Wb.
Passo 3
Agora entra a Lei de Faraday–Lenz, que diz que a força eletromotriz (fem) induzida na bobina é
A corrente instantânea é
. Mas como a gente quer a carga total Q, faz
Passo 4
Bastou substituir:
N = 100
|\Delta Φ| = 0,002 Wb
R = 10 Ω
N = 100
|\Delta Φ| = 0,002 Wb
R = 10 Ω
Resposta
A carga total que passa pelo circuito é 0,02 C.