Uma espira de corrente poderia ser usada como bússola? Essa bússola conseguiria distinguir a diferença entre o norte e o sul? Por quê?
Passo 1
O enunciado pergunta se uma espira condutora percorrida por corrente pode funcionar como bússola, isto é, se ela alinha sua orientação segundo o campo magnético da Terra, e ainda se essa “bússola” seria capaz de diferenciar o norte do sul magnético. O conteúdo aqui é magnetismo de dipolo: torque sobre um dipolo magnético num campo externo e estabilidade de equilíbrio.
Passo 2
Uma espira de corrente
e área
comporta-se como um dipolo magnético com momento
dado por
onde
é o vetor normal à superfície da espira (regra da mão direita).
Esse dipolo sofre um torque
Esse dipolo sofre um torque
que tende a girar a espira até que
fique paralelo ao campo magnético
da Terra. No equilíbrio estável,
.
Passo 3
Quando a espira se alinha, sua superfície fica perpendicular a
, ou seja, ela indica a direção da reta do campo magnético. Logo, a espira de corrente funciona como bússola, apontando seu eixo normal segundo a linha do campo.
Porém, como a espira é um anel bidirecional e seu plano apenas se torna perpendicular a , não há maneira de saber, observando-a, se o vetor
aponta no sentido de
ou no sentido oposto (inverter
gira a espira
no próprio plano, deixando-a igual). Assim, não conseguimos distinguir norte de sul magnético.
Porém, como a espira é um anel bidirecional e seu plano apenas se torna perpendicular a
Resposta
Sim, a espira se alinha com o campo terrestre e pode funcionar como bússola, mas não distingue o norte do sul porque a orientação da espira em seu plano é simétrica: só sabemos a direção da linha de campo, não seu sentido.