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Exercícios Resolvidos de Força Magnética sobre um Fio Condutor

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Enunciado

Um fio condutor, retilíneo, muito longo transporta uma corrente estacionária de intensidade I no sentido indicado na figura.

Uma espira retangular, coplanar com o fio, de lados a (horizontal) e b (vertical) se encontra, em repouso, a uma distância L à direita do fio. Através desta espira circula uma corrente I no sentido horário. Qual a direção e o sentido da força magnética resultante sobre a espira?

(a) - x ^

(b) x ^

(c) - y ^

(d) y ^

(e) - z ^

(f) z ^

Passo 1

O fio condutor gera em todo o semiplano a sua direita um campo magnético entrando no papel, que varia inversamente com a distância até ele.

A força magnética sobre um condutor retilíneo é dada por

F → = I L → × B →

Onde o vetor L → tem a direção e sentido da corrente no fio retilíneo.

A direção e sentido da força magnética podem ser definidos pela regra da mão direita. A figura abaixo mostra os vetores L → e F → em cada parte retilínea da espira.

Usando a regra da mão direita, vemos que:

  • As forças sobre as partes horizontais F → 2   e   F → 4 da espira se anulam;
  • A força sobre a parte vertical esquerda F → 1 aponta para a esquerda;
  • A força sobre a parte vertical direita F → 3 aponta para a direita.

Passo 2

No entanto, como a parte da esquerda está mais próxima do fio, esta sofre com uma maior intensidade do campo magnético gerada por aquele e, portanto, uma força magnética maior é exercida.

F → 1 > F → 3

Com isso, conseguimos concluir que a força resultante sobre a espira está na direção - x ^ , o que nos dá a resposta na letra A.

Resposta

(a) - x ^

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