Considere um fio muito longo percorrido por uma corrente el...

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Q3908204 Física
Considere um fio muito longo percorrido por uma corrente elétrica I, no sentido sul-norte, alinhado ao eixo Y do plano XY. Uma espira retangular, contida no primeiro quadrante do mesmo plano XY, mantendo seus lados paralelos aos eixos coordenados, é posta em movimento nas proximidades do fio, sem tocá-lo. Um jovem estudante fez quatro anotações referentes ao estado da espira no primeiro quadrante do plano cartesiano:

(1) A espira está parada próxima ao fio.
(2) A espira aproxima-se do fio com velocidade constante.
(3) A espira afasta-se do fio com velocidade constante.
(4) A espira desloca-se em movimento retilíneo uniforme no sentido sul-norte.

Analise as anotações e assinale a alternativa correta.
Alternativas

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Usando a regra da mão direita, com o polegar no sentido da corrente ( Norte-Sul ), ao fechar a mão perceberá que o campo magnético gerado pela passagem dessa corrente entra no plano XY da espira. Além disso, vale lembrar que o campo magnético gerado por um fio é dado por B= ( constante de permissividade magnética no vácuo).corrente / 2.(pi). r. Ou seja, a intensidade do campo magnético gerado pela corrente que atravessa o fio depende da distância da espira até esse fio.

Para resolver a questão é preciso ter conhecimento sobre a lei de Faraday ( sobre o surgimento da corrente induzida ) e a lei de Lenz determina o sentido dessa corrente induzida. Algumas Informações são pertinentes:

Fluxo magnético: Quantidade de linhas de campo magnético que atravessam determinada área ( no caso a área da espira).

SÓ HAVERÁ CORRENTE INDUZIDA NA ESPIRA SE O FLUXO MAGNÉTICO VARIAR

  1. Motivo 1: A área da espira muda ( o que não é o caso ).
  2. Motivo 2 : A quantidade de linhas de campo magnético, gerado pela corrente que percorre o fio, muda, isso acontece quando a espira se afasta ou se aproxima do fio.

SE A ESPIRA SE MOVE NO SENTIDO DO FIO, A DISTÂNCIA R NÃO MUDA, LOGO O "B" NÃO VARIA. E SE A ESPIRA ESTÁ PARADA, "B" TAMBÉM NÃO MUDA. Resposta item a.

Analisando os outros itens:

LEI DE LENZ: Surge um campo magnético induzido que se opõe à taxa de variação do fluxo magnético.

Resumindo: Se o "B" entra no plano da espira há dois casos

(i) "B" diminui pois a espira se afasta, logo, surgirá um B(induzido) que vai se opor a essa variação do fluxo, ou seja, apontando para dentro da página. Pela regra da mão direita, ao apontar o polegar no sentido de B(induzido) e fechar os dedos, obterá o sentido da corrente induzida, ou seja, sentido horário.

(ii) "B" aumenta pois a espira se aproxima, logo, surgirá um B(induzido) que vai se opor a essa variação do fluxo, ou seja, apontando para fora da página. Pela regra da mão direita, ao apontar o polegar no sentido de B(induzido) e fechar os dedos, obterá o sentido da corrente induzida, ou seja, sentido anti-horário.

  1. Se a espira se aproxima do fio:

  • Quantidade de linhas que entram no plano da espira aumenta ( Lembre que "B" e "R" são inversamente proporcionais ), logo surge um campo magnético induzido apontando para fora ( sentido oposto de B) e gera uma corrente no sentido anti-horário.

  1. Se a espira se afasta do fio:

  • Quantidade de linhas que entram no plano da espira diminui ( Lembre que "B" e "R" são inversamente proporcionais ), logo surge um campo magnético induzido apontando para dentro ( sentido igual ao de B) e gera uma corrente no sentido horário.

Erros dos itens:

b) Errado porque nos casos em que se aproximam e se afasta, a corrente não possui mesmo sentido.

c) Errado porque a corrente induzida tem sentido horário.

d) Errado porque a corrente não é nula em todos os casos citados.

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