Baixe Força Magnética e Torque Magnético e outras Notas de estudo em PDF para Física, somente na Docsity! NB 209 – FÍSICA III Prof. João Bosco Assis Leite/Inatel UNIDADES CAPÍTULO: 01 TÍTULO : CARGA ELÉTRICA E CAMPO ELÉTRICO CAPÍTULO : 02 TÍTULO : LEI DE GAUSS CAPÍTULO : 03 TÍTULO : POTENCIAL ELÉTRICO CAPÍTULO : 04 TÍTULO : CAMPO MAGNÉTICO E FORÇA MAGNÉTICA CAPÍTULO : 05 TÍTULO : FONTES DE CAMPO MAGNÉTICO CAPÍTULO : 06 TITULO : INDUÇÃO 6 – FORÇA MAGNÉTICA SOBRE UM CONDUTOR TRANSPORTANDO UMA CORRENTE A força é sempre perpendicular tanto ao condutor quanto ao campo, e a mesma regra da mão direita que usamos para uma carga que se move pode ser aplicada para determinar a direção e o sentido da força. Logo a força pode ser expresso como o produto vetorial, tal como no caso de uma única carga em movimento. A expressão a seguir mostra a força magnética sobre um segmento de fio retilíneo. ( )BlIF rrr ×= Quando o condutor não é retilíneo, podemos dividi-lo em segmentos infinitesimais . A força sobre cada segmento é dado por: Que é a força magnética sobre um segmento de fio infinitesimal. A seguir podemos integrar a expressão anterior ao longo do fio para calcularmos a força total sobre um condutor de forma qualquer. A integral resultante é uma integral de linha. BldIFd rrr ×= ld r Fd r ∫ ×= BldIF rrr 6 – FORÇA MAGNÉTICA SOBRE UM CONDUTOR TRANSPORTANDO UMA CORRENTE Exercício: 1) Uma barra de cobre retilínea conduz uma corrente de 50,0 A de oeste para leste em uma região entre os pólos de um grande eletroímã. Nessa região, existe uma campo magnético no plano horizontal orientado para o nordeste (ou seja, considerando uma rotação de 45o do leste para o norte) com módulo igual a 1,20 T. a) Determine o módulo, a direção e o sentido da força magnética que atua sobre uma seção de 1,00 m de barra. b) Qual a massa da barra, em equilíbrio mecânico, que pode ser sustentada por essa força magnética? c) Mantendo-se a barra no plano horizontal, como ela deve ser orientada para que o módulo da força seja máximo? d) Qual a massa da barra, em equilíbrio mecânico, que pode ser sustentada por essa força magnética? 7 – FORÇA E TORQUE SOBRE UMA ESPIRA DE CORRENTE Condutores que transportam corrente são em geral fechados e formam espiras. O torque é máximo quando a normal à espira é perpendicular a . Quando a normal à espira é paralela a , o torque é igual a zero (equilíbrio estável ). Quando a normal à espira é antiparalela a , o torque é igual a zero (equilíbrio instável ). B r B r 0=φ B r 0180=φ 7 – FORÇA E TORQUE SOBRE UMA ESPIRA DE CORRENTE Um arranjo interessante é o solenóide; que é um enrolamento helicoidal de um fio, tal como um fio bobinado sobre um cilindro circular. Quando o enrolamento é compacto, o solenóide pode ser aproximado por muitas espiras circulares situadas em planos perpendiculares ao eixo longitudinal do cilindro. Para um solenóide de N espiras em um campo magnético B, o momento magnético é dado por: Onde é o ângulo entre o eixo do solenóide e a direção do campo. ( )φτ NIABsen= φ 7 – FORÇA E TORQUE SOBRE UMA ESPIRA DE CORRENTE Exercícios: 1) Torque magnético sobre uma bobina circular - Uma bobina circular com raio de 0,0500 m possui 30 espiras e está situada sobre um plano horizontal, conforme figura a seguir. Ela conduz uma corrente de 5,00 A no sentido anti-horário quando observada de cima para baixo. A bobina está em um campo magnético uniforme orientado da esquerda para a direita, com módulo igual a 1,20 T. Calcule o módulo do momento magnético e o módulo do torque sobre a bobina. 2) Energia potencial de uma bobina em um campo magnético - Se a bobina do exercício anterior gira a partir de sua posição inicial até uma posição na qual seu momento magnético seja paralelo a ,qual é a variação de sua energia potencial?B r
