Fisica3 (Eletromagnetismo)

CAMPOS MAG
Exemplo
Rotação de um dipolo magnético em um campo magnético
11~µ
A Fig. 28-21 mostra uma bobina circular de 250 espiras,
com uma área A de 2,52 X 10- 4 m 2 , percorrida por uma corrente
de 100 µ,A. A bobina está em repouso em um campo
magnético uniforme de módulo B = 0,85 T, com seu momento
dipolar magnético fl inicialmente alinhado com B.
(a) Qual é o sentido da corrente na bobina da Fig. 28-21?
Regra da mão direita Envolva a bobina com a mão direita,
com o polegar estendido na direção de fl. Os dedos da mão
vão apontar no sentido da corrente. Assim, nos fios do lado
mais próximo da bobina (aqueles que são visíveis na Fig.
28-21), o sentido da corrente é de cima para baixo.
(b) Que trabalho o torque aplicado por um agente externo
teria que realizar sobre a bobina para fazê-la girar de 90º
em relação à orientação inicial, isto é, para tornar fl perpendicular
a B com a bobina novamente em repouso?
IDEIA-CHAVE
O trabalho Wª realizado pelo torque aplicado é igual à variação
da energia potencial da bobina devido à mudança
da orientação.
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------o
Figura 28-21 Vista lateral de uma bobina circular
percorrida por uma corrente e orientada de tal forma que o
momento dipolar magnético fl está alinhado com o campo
magnético Ê.
Cálculos De acordo com a Eq. 28-39 (W, = Ur - U;),
temos:
W,, = U(90º) - U(Oº)
- µB cos 90º - ( - µB cos Oº) = O + µ,B
= µB.
Usando a Eq. 28-35 (µ, = NiA), obtemos:
W:, = (NiA)B
= (250)(100 X 10- 6 A)(2,52 X 10- 4 m 2 )(0,85 T)
= 5,355 X 10- 6 J = 5,4µ,J. (Resposta)
11111111111 1 REVISÃO E RESUMO 1111 11111 11
Campo Magnético 8 O campo magnético Ê é definido em
termos da força F 8 que age sobre uma partícula de prova de carga q
que está se movendo com velocidade v na presença do campo:
F,; = qv X B. (28-2)
A unidade de Ê no SI é o tesla (T): 1 T = 1 N/(A · m) = 10 4 gauss.
O Efeito Hall Quando uma fita condutora de espessura À, perorrida
por uma corrente i, é submetida a um campo magnético
B. alguns portadores de carga (de carga e) se acumulam em um
dos lados da fita, criando uma diferença de potencial V entre os
lados da fita. As polaridades dos lados indicam o sinal dos portadores
de carga.
Uma Partícula Carregada em Movimento Circular
Uma
partícula carregada de massa m e carga de valor absoluto \q\, que
tá se movendo com·velocidade v perpendicularmente a um campo
magnético uniforme Ê, descreve uma trajetória circular. Aplicando
egunda lei de Newton ao movimento, temos:
mv 2
lqlvB = - - ,
r
~- portanto, o raio r da circunferência é dado por
mv
r= - -
lqlB.
B
(28-19,28-18, 28-17)
Força Magnética em um Fio Percorrido por Corrente Um
fio retilíneo percorrido por uma corrente i e submetido a um campo
magnético uniforme experimenta uma força lateral
~ = iLX B. (28-26)
A força que age sobre um elemento de corrente i dL na presença de
um campo magnético Ê é dada por
dFJJ = idL X B. (28-28)
O sentido do vetor comprimento L ou dL é o da corrente i.
Torque em uma Espira Percorrida por Corrente Uma bobina
( de área A e N espiras, percorrida por uma corrente i) na presença
de um campo magnético uniforme Ê experimenta um torque
r dado por
-::f' = µ, x B. (28-37)
(28-15) em que jl é o momento magnético dipolar da bobina, de módulo
µ, = NiA , cuja direção é dada pela regra da mão direita.
(28-16)
_-\ frequência de revolução f, a frequência angular w e o período do
vimento T são dados por
Energia Potencial de um Dipolo Magnético A energia potencial
magnética de um dipolo magnético na presença de um campo
magnético é dada por
V(/3) = - µ,· B. (28-38)