Q 23. Quando um fio condutor de corrente é curvado para formar uma espira, o campo magnético dentro da espira:
(a) enfraquece.
(b) ganha força.
(c) é cancelado.
(d) nenhuma das anteriores.

Passo 1

O enunciado diz que temos um fio condutor percorrido por corrente I. Primeiro ele está estendido (reta) e depois é curvado para formar uma espira circular de raio R. A pergunta é como muda o campo magnético no interior dessa espira em comparação ao campo que existia quando o fio estava reto. O conteúdo necessário é a lei de Biot–Savart (ou resultado equivalente da lei de Ampère) para calcular o campo magnético gerado por um fio retilíneo e por uma espira circular.

Passo 2

Campo magnético de um fio retilíneo infinito a uma distância R:
B_{\text{reta}} = \frac{\mu_{0}\,I}{2\pi\,R}
Aqui usamos o resultado padrão da lei de Ampère para um fio longo e reto: a densidade de campo diminui como 1/R e o fator 2\pi vem da integral ao redor do fio.

Passo 3

Campo magnético no centro de uma espira circular de raio R e corrente I:
B_{\text{espira}} = \frac{\mu_{0}\,I}{2\,R}
Esse resultado vem diretamente da lei de Biot–Savart aplicada a todos os elementos da circunferência, que se somam com a mesma direção no centro da espira.

Passo 4

Comparando os dois resultados usando a mesma I e a mesma distância R:
\frac{B_{\text{espira}}}{B_{\text{reta}}} = \frac{\dfrac{\mu_{0}I}{2R}}{\dfrac{\mu_{0}I}{2\pi R}} = \pi
Como \pi>1, o campo no interior da espira é maior do que o campo que existia quando o fio estava reto.

Resposta

(b) ganha força.

Exercícios relacionados