Um fio condutor rígido, retilíneo, horizontal, com 2,7 m de comprimento e 296 g de massa, disposto na direção leste-oeste, é ligado a uma fonte de fem por outros fios flexíveis e leves. Um campo magnético de
está na horizontal, no sentido norte-sul. A corrente elétrica necessária para o condutor rígido flutuar no campo magnético, isto é, a corrente tal que a força magnética equilibra o peso do fio, é (intensidade e sentido)
Resposta
a.
, no sentido leste-oeste
b. 0,72A, no sentido oeste-leste
c.
, no sentido leste-oeste
d. 0,72A, no sentido norte-sul
e. É impossível manter esse fio suspenso.
f.
, no sentido oeste-leste
g.
, no sentido leste-oeste
h. Uma corrente tão grande tal que o fio não suportaria sem romper ou incendiar
Resposta
a.
b. 0,72A, no sentido oeste-leste
c.
d. 0,72A, no sentido norte-sul
e. É impossível manter esse fio suspenso.
f.
g.
h. Uma corrente tão grande tal que o fio não suportaria sem romper ou incendiar
Passo 1
O enunciado nos dá um fio condutor retilíneo e horizontal de comprimento
e massa
, disposto na direção leste–oeste, submetido a um campo magnético homogêneo de intensidade
no sentido norte–sul. O objetivo é achar a corrente elétrica necessária para que a força magnética sobre o fio equilibre seu peso. Para isso, vamos usar a expressão da força magnética em um condutor retilíneo e o equilíbrio de forças (magnética para cima contra o peso para baixo).
Passo 2
A força peso do fio é dada por
em que a massa
deve estar em quilogramas e
.
Passo 3
A força magnética num fio retilíneo é
onde
é a intensidade da corrente,
o comprimento do fio,
a intensidade do campo e
o ângulo entre o fio e o campo. Aqui o fio está perpendicular ao campo, então
e
Passo 4
No equilíbrio
, logo
Convertendo
, substituindo
,
e
, temos
Passo 5
Para saber o sentido da corrente que gera força para cima, adotamos eixos: leste
, norte
e cima
. O campo vai de norte para sul, i.e.\
. Se a corrente fluir de leste para oeste, o vetor comprimento é
e
isto é, para cima, equilibrando o peso. Portanto, o sentido da corrente é do leste para o oeste.
Resposta
a.
, no sentido leste–oeste