Fisica3 (Eletromagnetismo)

l
· - · · · ·exemplo
Diferença de potencial em um condutor em movimento
A Fig. 28-9a mostra um cubo de metal de lado d = 1,5 cm
que se move no sentido positivo do eixo y com uma velocidade
constante v de módulo 4,0 m/s. Na região existe
um campo magnético uniforme B de módulo 0,050 T no
sentido positivo do eixo z.
(a) Em que face do cubo o potencial é menor e em que face
é m aior por causa da influência do campo magnético?
IDEIA-CHAVE
Como o cubo está se movendo na presença de um campo
magnético B, uma força magnética F 8
age sobre todas as
partículas carregadas que compõem o cubo, entre elas os
elétrons de condução.
Raciocínio O cubo está se movendo e os elétrons participam
desse movimento. Como os elétrons têm carga q
e estão se movendo com velocidade v na presença de um
campo magnético, a força magnética F 8 que age sobre os
elétrons é dada pela Eq. 28-2. Como q é negariYa. o -
tido de F 8 é o oposto ao do produto vetorial v X B.
aponta no sentido positivo do eixo x (Fig. 28-9b). Assim.
F 8 aponta no sentido negativo do eixo x, em direção à face
esquerda do cubo (Fig. 28-9c).
A maioria dos elétrons está presa aos átomos do cubo.
Entretanto, como o cubo é feito de metal, contém elétrons
de condução que estão livres para se mover. Alguns desse:
elétrons de condução são desviados pela força F 8 na direção
da face esquerda do cubo, o que torna essa face negativamente
carregada e deixa a face da direita positivamente
carregada (Fig. 28-9d). A separação de cargas produz um
campo elétrico Ê dirigido da face direita, positivamente
carregada, para a face esquerda, negativamente carregada
(Fig. 28-9e). Assim, o potencial da face esquerda é menor
e o potencial da face direita é maior.
(b) Qual é a diferença de potencial entre as faces de maior
e menor potencial elétrico?
[tv
/f-/j
(-1 )-ld----x
,:ff
I_~
d(•)
Este é o campo
elétrico resultante.
y
F t :
(e)
X
Este é o resultado
do produto vetorial.
y
(b)
O campo elétrico
produz uma força
elétrica.
y
(J)
Esta é a força
magnética sobre um
elétron.
y
( e)
O campo elétrico
aumenta com o
tempo.
y
1--·---·
1- ~ +
Í- E +
,- +
1- +
e_ +
X
(g)
Os elétrons são
deslocados para a face
esquerda, deixando a
face direita positiva.
y
~ ,_ ~
I_ +I
1- +'
(d)
Quando as forças
se igualam, o
sistema entra em
equilíbrio.
Figura 28-9 (a) Um cubo de metal que se move com velocidade constante na presença de um campo magnético uniforme.
(b)-(d) Nessas vistas frontais, a força magnética desloca os elétrons para a face esquerda, tornando-a negativa e deixando
a face direita com uma carga positiva. (e) - (fJ O campo elétrico resultante se opõe ao movimento dos elétrons, mas eles
continuam a se acumular na face esquerda. Quando o campo elétrico atinge um certo valor (g), a força elétrica se torna igual à
força magnética (h) e a carga das faces laterais se estabiliza.
(h)
X
X