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.

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:
ointC Bcdot dell ;=; mu0,Ienc
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
  1. Imagine um laço retangular cujo lado longo de comprimento oint Bcdot dell ;=; B;ell percorre o interior, paralelamente às espiras, e o lado oposto está fora (onde supomos B,ell = mu0,(n,ell,I) Longrightarrow B = mu0,n,I ).
  2. No interior, o campo é praticamente constante e paralelo ao eixo, então
  1. A corrente “abraçada” pelo laço é , onde é o número de espiras por unidade de comprimento e é a corrente em cada espira.
  2. 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
  1. Agora coloca o laço todo fora do solenoide.
  2. A corrente total “abraçada” é zero ( oint Bcdot dell = mu0,0 = 0 ), porque as espiras ficam todas dentro do laço, mas as correntes opostas se cancelam.
  3. 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.”

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