Um fio fino de material isolante possui comprimento
. O fio é enrolado formando uma espira circular e uma carga
positiva é distribuída uniformemente ao longo da circunferência da espira. A seguir, fazemos a espira girar com velocidade angular
em torno de um eixo perpendicular ao plano da espira e passando através do seu centro. Se a espira está em uma região onde existe um campo magnético uniforme
, paralelo ao plano da espira, calcule o módulo do torque magnético sobre a espira.
Passo 1
O enunciado dá uma espira circular de fio isolante com carga total
distribuída uniformemente, raio
, girando com velocidade angular
num campo
uniforme e paralelo ao plano da espira. Queremos calcular o módulo do torque magnético. O conteúdo usado será o conceito de corrente elétrica de carga em rotação, momento magnético
de uma espira e torque
.
Passo 2
Ao girar a espira, cada carga percorre o círculo em período
Essa rotação produz uma corrente elétrica equivalente, dada por
Passo 3
O raio da espira é
logo a área da espira é
Passo 4
O momento magnético da espira é
A direção de
é perpendicular ao plano da espira.
Passo 5
Como
está no plano da espira,
é perpendicular a
e
. O módulo do torque magnético é