AFA 2015 - Momento e eletromagnetismo

(Epcar (Afa) 2015) Desejando-se determinar a intensidade do campo magnético no interior de um solenoide longo percorrido por uma corrente elétrica constante, um professor de física construiu um aparato experimental que consistia, além do solenoide, de uma balança de braços isolantes e iguais a d1 e d, 2 sendo que o prato em uma das extremidades foi substituído por uma espira quadrada de lado , conforme indicado na figura abaixo.

Créditos da foto: http://fisicaevestibular.com.br

Quando não circula corrente na espira, a balança se encontra em equilíbrio e o plano da espira está na horizontal. Ao fazer passar pela espira uma corrente elétrica constante i, o equilíbrio da balança é restabelecido ao colocar no prato uma massa m. Sendo g o módulo do campo gravitacional local, o campo magnético no interior do solenoide é dado pela expressão:


Gabarito: mgd1/i.l²


Obs: Gostaria de saber como achar o sentido do campo dentro do solenóide.( para esquerda ou direito). Sei que existe a regra da mão direita para tal, mas como saber o sentido da corrente que percorre o solenóide, se eu só tenho a corrente na espira?
Obs2: Como fica a força magnética na espira? A espira gira ou não?
Aguardo a ajuda de vocês, e obrigada!

No interior de um solenoide, o campo magnético é praticamente uniforme e apontando no sentido do polo sul magnético para o polo norte magnético, sendo essas linhas de indução horizontais, nesse caso. Um condutor percorrido por corrente elétrica e submetido a um campo magnético ficará sujeito a uma força magnética perpendicular à direção da corrente elétrica e ao vetor indução magnética, a intensidade dessa força será dada pela Lei Fundamental de Laplace:



Onde B é a intensidade do campo magnético na qual o condutor percorrido por uma corrente i estará sujeito, campo esse que é justamente o causado pelo solenoide. Observe o esquema fora de escala onde os vetores vermelhos representam a direção e o sentido da corrente elétrica em cada trecho da espira:



O sentido da força magnética e do vetor indução magnética foram obtidos utilizando a Regra de Fleming. As forças magnéticas nas partes inferiores e superiores equilibram-se. As forças de atração entre os condutores devido a existência da corrente elétrica não nos interessam, pois essas estarão sendo aplicadas na linha de ação da barra. Tomemos novamente o problema de acordo com a imagem proposta pela questão e igualemos os torques:

O campo magnético no solenóide é horizontal apontado para esquerda  (<—) porque a corrente na espira está no sentido anti-horário? Aplicando a regra da mão direita o dedão aponta para a esquerda.

Se o campo magnético for apontado para a direita (como na figura acima), o resultado daria negativo:
Fmag(l+d2) + mg.d1 = Fmag.d2
Fmag.l + mg.d1 = 0
B= -(mg.d1)/il^2