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.
(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
. Primeiro ele está estendido (reta) e depois é curvado para formar uma espira circular de raio
. 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
:
Aqui usamos o resultado padrão da lei de Ampère para um fio longo e reto: a densidade de campo diminui como
e o fator
vem da integral ao redor do fio.
Passo 3
Campo magnético no centro de uma espira circular de raio
e corrente
:
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
e a mesma distância
:
Como
, o campo no interior da espira é maior do que o campo que existia quando o fio estava reto.
Resposta
(b) ganha força.