Um conjunto de N = 200 voltas com área por volta A = 1,0×10?² m² está em um campo magnético uniforme B…

Questão

Um conjunto de N = 200 voltas com área por volta A = 1,0×10?² m² está em um campo magnético uniforme B inicialmente igual a Bi = 0,40 T, perpendicular ao plano das voltas. O campo decresce linearmente para Bf = 0,10 T em ?t = 0,20 s. a) Calcule a força eletromotriz média induzida e (valor absoluto) usando e = N·|?F|/?t, com F = B·A. b) Se, ao observar a espira, o campo B inicial aponta para dentro da página e diminui, determine o sentido da corrente induzida (horário ou anti-horário) e justifique com o princípio de Lenz.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

a) Fluxo magnético: F = B·A. Variação de fluxo |?F| = A·|?B| = 1,0×10?² m² · |0,10 - 0,40| T = 1,0×10?²·0,30 = 3,0×10?³ Wb. Força eletromotriz média: e = N·|?F|/?t = 200·(3,0×10?³ Wb)/0,20 s = 3,0 V (valor absoluto). Unidade: V (volt). b) Pelo princípio de Lenz, a corrente induzida tende a criar um campo que se opõe à variação do campo original. Como o campo apontando para dentro da página (B para dentro) está diminuindo, a corrente induzida deve produzir um campo adicional para dentro da página para compensar a perda. Usando a regra da mão direita (curl dos dedos no sentido da corrente dá o sentido do campo do polegar), o sentido da corrente que produz um campo para dentro da página é horário. Portanto, a corrente induzida é horário quando vista da mesma face onde B aponta para dentro da página.

Explicação

A força eletromotriz induzida é calculada a partir da variação do fluxo magnético, que é diretamente proporcional à mudança no campo magnético e à área das voltas. O princípio de Lenz afirma que a corrente induzida se opõe à variação do fluxo magnético, e, como o campo magnético está diminuindo para dentro da página, a corrente induzida deve ser no sentido horário para criar um campo que compense essa diminuição. Assim, a análise da variação do fluxo e a aplicação do princípio de Lenz levam à conclusão correta sobre a direção da corrente.

Raio-X da questão

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