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PUC PR - Espira em campo magnético

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Mensagem por samuelbelembr@gmail.com Qua 02 Mar 2022, 20:49

Uma espira condutora retangular percorre com velocidade constante de módulo v uma região onde existe um campo magnético uniforme de módulo B perpendicular ao plano da espira, como mostra a figura a seguir.

PUC PR - Espira em campo magnético Circui10


O gráfico que melhor representa a corrente induzida na espira em função do tempo, à medida que a espira atravessa o campo, é:


PUC PR - Espira em campo magnético Circui10

Spoiler:

Como fiz:

[latex]E = - \frac{\Delta Fluxo}{\Delta t} [/latex]

[latex]R.i = - \frac{B.A.cos\Theta }{\Delta t} [/latex]

Da equação, nota-se que a corrente é proporcional a área dentro da região do campo magnético, ou seja, a corrente é máxima quando essa área na região é máxima.
Desse modo, quando a espira está entrando na região de campo magnético, sua corrente induzida vai aumentando até toda área da espira estar na região.
Depois que todo área da espira está dentro da região de campo magnético já não existe variação de campo magnético e por isso a corrente fica nula.

Quando a espira está saindo da região do campo, sua área na região vai diminuindo, e a corrente vai decrescendo até ficar nula.

O gráfico mais plausível que achei foi o da alternativa B

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Mensagem por Leonardo Mariano Dom 06 Mar 2022, 13:10

Perceba que a única coisa que importa é a variação do fluxo magnético na espira com o tempo, então pense assim:
A espira é retangular, com por exemplo uma altura L, ela vai entrando no campo magnético com velocidade v, então se você pegar um intervalo ∆t, a variação de área foi v.∆t.L(área da parte que entrou na região com campo), então fazendo de duas maneiras:
I) Verificando a corrente em um intervalo ∆t:
[latex] V=-\frac{\Delta \phi }{\Delta t} \rightarrow V=-\frac{BLv\Delta t }{\Delta t} \rightarrow i= -\frac{BLv}{R} [/latex]
II)Fazendo com uma situação mais geral, na qual o campo magnético é constante e o objeto é retangular que anda com velocidade constante:
[latex] V=-\frac{\Delta \phi }{\Delta t} \rightarrow V=-\frac{\Delta (BA) }{\Delta t} \overset{B \:cte}{\rightarrow} V=-\frac{B\Delta A }{\Delta t} \\ 
\overset{Variacao\: da \:area }{\rightarrow} V=-\frac{B\Delta (L.x) }{\Delta t}\overset{L \:cte}{\rightarrow} V=-\frac{BL\Delta x }{\Delta t} 
\rightarrow i=-\frac{BLv }{R} [/latex]
Logo, após a espira começar a entrar na região com campo e também ao sair, a tensão e a corrente gerada são constantes.
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