Fisica3 (Eletromagnetismo)

CAMPOS MAG
É fácil mostrar que a força F 4 que age sobre o lado 4 tem o mesmo módulo que F 2 e
o sentido oposto. Assim, F 2 e F 4 se cancelam. A força total associada aos lados 2 e
4 é zero; além disso, como as duas forças estão aplicadas ao longo de uma reta que
coincide com o eixo de rotação da espira, o torque total produzido por essas forças
também é zero.
A situação é diferente para os lados 1 e 3. Como, nesse caso, l é perpendicular
a B, o módulo das forças Pi e F 3 é iaB, independentemente do valor de e. Como as
duas forças têm sentidos opostos, não tendem a mover a espira para cima ou para
baixo. Entretanto, como mostra a Fig. 28-19c, as duas forças não estão aplicadas
ao longo da mesma reta e, portanto, o torque associado a essas forças não é zero. O
torque tende a fazer a espira girar em um sentido tal que o vetor normal ii se alinhe
com a direção do campo magnético B. Esse torque tem um braço de alavanca (b/2)
sen e em relação ao eixo da espira. O módulo T 1 do torque produzido pelas forças
J; e F 3 é portanto (veja a Fig. 28-19c):
T 1 = (iaB ~ sen e) + ( iaB ~ sen e) = iabB sen e. (28-32)
Suponha que a espira única seja substituída por uma bobina de N espiras. Suponha
ainda que as espiras sejam enroladas tão juntas que se possa supor que todas
têm aproximadamente as mesmas dimensões e estão no mesmo plano. Nesse caso,
as espiras formam uma bobina plana e um torque T 1 com o módulo dado pela Eq.
28 -'32 age sobre cada espira. O módulo do torque total que age sobre a bobina é,
portanto,
T = NT' = NiabB sen e= (NiA)B sen e, (28-33)
em que A ( = ab) é a área limitada pela bobina. O produto entre parênteses (NiA) foi
separado porque envolve as propriedades da bobina: o número de espiras, a corrente
e a área. A Eq. 28-33 é válida qualquer que seja a forma geométrica da bobina
plana, mas o campo magnético deve ser uniforme. Por exemplo: no caso de uma
bobina circular de raio r,
T = (Ni"TT'r)B sen e. (28-34)
Em vez de acompanhar o movimento da bobina, é mais fácil tomar como referência
o vetor ii, que é perpendicular ao plano da bobina. De acordo com a Eq. 28-33,
uma bobina plana percorrida por corrente e submetida a um campo magnético uniforme
tende a girar até que ii fique alinhado com o campo. Nos motores, a corrente da
bobina é invertida quando ii está prestes a se alinhar com a direção do campo, para
que o torque continue a fazer girar a bobina. Essa inversão automática da corrente é
executada por um comutador situado entre a bobina e os contatos estacionários que
a alimentam com corrente.
28-1 O O Momento Magnético Dipolar
Como vimos, uma bobina percorrida por corrente sofre um torque ao ser submetida
a um campo magnético. Sob este aspecto, a bobina se comporta exatamente como
um ímã em forma de barra. Assim, como no caso de um ímã em forma de barra, dizemos
que uma bobina percorrida por corrente possui um dipolo magnético. Além
disso, para descrever o torque exercido sobre a bobina por um campo magnético,
podemos associar um momento magnético dipolar fl à bobina. A direção de fl é a
do vetor normal ii e, portanto, é dada pela mesma regra da mão direita da Fig. 28-19:
quando os dedos da mão direita apontam na direção da corrente na bobina, o polegar
estendido aponta na direção de P,. O módulo de fl é dado por
1
1
1
1
1
\1
µ=NiA (momento magnético), (28-35)
em que N é o número de espiras da bobina, i é a corrente na bobina e A é a área limi-