Em um solenoide ideal o campo magnético:
(a) É uniforme e paralelo ao eixo central do solenoide, e depende da área da seção transversal do solenoide.
(b) É uniforme e paralelo ao eixo central do solenoide, e existe unicamente no exterior do solenoide.
© É uniforme e paralelo ao eixo central do solenoide, e existe no interior e no exterior do solenoide.
(d) É uniforme e paralelo ao eixo central do solenoide, e existe unicamente no interior do solenoide.
(a) É uniforme e paralelo ao eixo central do solenoide, e depende da área da seção transversal do solenoide.
(b) É uniforme e paralelo ao eixo central do solenoide, e existe unicamente no exterior do solenoide.
© É uniforme e paralelo ao eixo central do solenoide, e existe no interior e no exterior do solenoide.
(d) É uniforme e paralelo ao eixo central do solenoide, e existe unicamente no interior do solenoide.
Passo 1
Beleza, então o exercício pergunta qual é a forma do campo magnético em um solenoide ideal. Isso é matéria de eletromagnetismo – mais precisamente, magnetostática e Lei de Ampère. Para resolver, a gente vai usar a Lei de Ampère, que relaciona o campo magnético ao total de corrente que atravessa um laço imaginário.
Passo 2
Antes de tudo, bora lembrar a Lei de Ampère em forma integral:
Ela diz que a integral do campo magnético
ao longo de um caminho fechado
vale
(permeabilidade do vácuo) vezes a corrente total
que passa dentro desse laço. Vamos aplicar isso em dois casos: dentro e fora do solenoide.
Passo 3
Região interna ao solenoide
- Imagine um laço retangular cujo lado longo de comprimento
percorre o interior, paralelamente às espiras, e o lado oposto está fora (onde supomos ). - No interior, o campo
é praticamente constante e paralelo ao eixo, então
- A corrente “abraçada” pelo laço é
, onde é o número de espiras por unidade de comprimento e é a corrente em cada espira. - Logo, pela Lei de Ampère:
Isso mostra que o campo dentro é uniforme (não depende de posição transversal) e paralelo ao eixo.
Passo 4
Região externa ao solenoide
- Agora coloca o laço todo fora do solenoide.
- A corrente total “abraçada” é zero (
), porque as espiras ficam todas dentro do laço, mas as correntes opostas se cancelam. - Então a Lei de Ampère dá
Num solenoide ideal (infinito), isso implica
fora.
Resposta
A alternativa correta é a (d): “É uniforme e paralelo ao eixo central do solenoide, e existe unicamente no interior do solenoide.”