O que ocorre quando um dipolo magnético é colocado na presença de um campo magnético?
Passo 1
Beleza! Vamos lá: a questão pergunta o que acontece quando um dipolo magnético é colocado num campo magnético. Aqui, estamos lidando com o conteúdo de eletromagnetismo, mais especificamente com o comportamento de dipolos magnéticos em campos magnéticos. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é um dipolo magnético, como ele interage com o campo magnético e quais são os efeitos dessa interação, como torque e energia potencial.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é um dipolo magnético. Imagine um ímã de barra: ele tem dois polos, norte e sul. Esse par de polos forma o que chamamos de dipolo magnético. O dipolo tem um vetor associado a ele, chamado momento magnético (
), que aponta do polo sul para o polo norte.
Passo 3
Agora, quando colocamos esse dipolo magnético em um campo magnético externo (
), ocorre uma interação entre o momento magnético e o campo. Essa interação pode ser analisada em termos de torque e energia.
Passo 4
Vamos falar sobre o torque. O torque (
) é uma força que tenta girar o dipolo para alinhar o momento magnético com o campo magnético. A fórmula para calcular o torque é:
Isso significa que o torque é proporcional ao seno do ângulo entre
e
. Quando o dipolo não está alinhado, ele vai sentir uma força que o faz girar até que
e
fiquem na mesma direção.
Passo 5
Além do torque, temos a energia potencial magnética (
) do dipolo no campo. Essa energia é dada por:
Onde
é o ângulo entre
e
. Quando o dipolo está alinhado com o campo (
), a energia é mínima, o que explica por que o dipolo tende a se alinhar com o campo magnético.
Passo 6
É importante notar que se o campo magnético for uniforme, o dipolo só experimenta torque, mas não uma força líquida. Porém, se o campo for não uniforme, além do torque, o dipolo também pode sentir uma força que o move na direção onde o campo está mais forte.
Resposta
Quando um dipolo magnético é colocado na presença de um campo magnético, ele experimenta um torque que tende a alinhar o seu momento magnético com o campo. Além disso, se o campo magnético não for uniforme, o dipolo também pode sentir uma força que o movimenta na direção de maior intensidade do campo.