Fisica3 (Eletromagnetismo)

226 CAPÍTULO 29
paralelos, de comprimento infinito e seção reta desprezível, separados por 1 m de
distância no vácuo, produz em cada um uma força de módulo 2 X 10- 7 newtons por
metro de comprimento dos fios".
(a)
(b)
Figura 29-10 (a) Princípio de
funcionamento de um canhão
eletromagnético. Uma corrente elevada
provoca a vaporização de um fusível
condutor. (b) A corrente produz um
campo magnético Ê entre os trilhos, que
exerce uma força F sobre o gás devido
à corrente i que existe no gás. O gás é
arremessado contra o projétil, lançando­
º ao espaço.
Canhão Eletromagnético
Uma das aplicações da força dada pela Eq. 29-13 é o canhão eletromagnético. Nes
aparelho, a força magnética é usada para acelerar um projétil, fazendo-o adquirir uma
alta velocidade em um curto período de tempo. A Fig. 29-1 Oa mostra o princípio de
funcionamento do canhão eletromagnético. Uma corrente elevada é estabelecida em
um circuito formado por dois trilhos paralelos e um "fusível" condutor (uma barra
de cobre, por exemplo) colocado entre os trilhos. O projétil a ser lançado fica perto
da extremidade mais distante do fusível, encaixado frouxamente entre os trilho .
Quando a corrente é aplicada, o fusível funde e em seguida se vaporiza, criando um
gás condutor entre os trilhos na região onde se encontrava.
Aplicando a regra da mão direita da Fig. 29-4, vemos que as correntes nos trilho
da Fig. 29-1 Oa produzem um campo magnético Ê dirigido para baixo na região entre
os trilhos. O campo magnético exerce uma força F sobre o gás devido à corrente i
que existe no gás (Fig. 29-lOb). De acordo com a Eq. 29-12 e a regra da mão direita
para produtos vetoriais, a força Fé paralela aos trilhos e aponta para longe do fusível.
Assim, o gás é arremessado contra o projétil, imprimindo-lhe uma aceleração de até
5 X 10 6 g e lançando-o com uma velocidade de 10 km/s, tudo isso em um intervalo
de tempo menor que 1 ms. Talvez, no futuro, os canhões eletromagnéticos venham
a ser usados para lançar no espaço minérios extraídos da Lua ou de asteroides.
" TESTE 1
A figura mostra três fios longos, paralelos, igual­
a b e
mente espaçados, percorridos por correntes de
mesmo valor absoluto, duas para fora do papel e uma para dentro do papel. Coloque os
fios na ordem do módulo da força a que estão sujeitos devido à corrente nos outros dois
fios , começando pelo maior.
29-4 Lei de Ampere
É possível calcular o campo elétrico total associado a qualquer distribuição de cargas
escrevendo o campo elétrico elementar dE produzido por um elemento de carga
dq e somando as contribuições de todos os elementos de carga. No caso de uma
distribuição complicada de cargas, o cálculo pode exigir o uso de um computador.
Entretanto, como vimos, se a distribuição possui simetria planar, cilíndrica ou esférica,
podemos usar a lei de Gauss para determinar o campo elétrico total, o que
facilita consideravelmente os cálculos.
Analogamente, é possível calcular o campo magnético total associado a qualquer
distribuição de correntes escrevendo o campo magnético elementar dÊ (Eq. 29-3)
produzido por um elemento de corrente i ds e somando as contribuições de todos os
elementos de corrente. No caso de uma distribuição complicada de correntes, o cálculo
pode exigir o uso de um computador. Entretanto, se a distribuição possui algum
tipo de simetria, podemos usar a lei de Ampere para determinar o campo magnético
total, o que facilita consideravelmente os cálculos. Embora a lei, que pode ser
demonstrada a partir da lei de Biot-Savart, tenha recebido o nome do físico francês
André Marie Ampere (1775-1836), foi na realidade proposta pelo físico inglês James
Clerk Maxwell (1831 -1879).
De acordo com a lei de Ampere,
(lei de Ampere). (29-14)