(POLIEDRO) Bastão de cobre num Campo Magnético

A figura mostra um bastão de cobre XYZ inteiramente mergulhado num campo magnético uniforme. O bastão, sempre mantido perpendicular ao campo, rota em torno do ponto Y, com velocidade angular constante, no sentido indicado:



Quais são os sinais das cargas elétricas adquiridas pelas regiões X, Y e Z do bastão, respectivamente?
R: Positivo, Negativo, Positivo.

Porquê?

Novamente a regra da mão esquerda:

Considere um elétron na última camada de valência situado nas extremidades X e Z.

a) Polegar apontando na direção do campo (entrando na tela)

b) Indicador apontando no sentido da corrente elétrica (sentido CONTRÁRIO ao da velocidade de rotação deste elétron - tangencial ao movimento, no sentido horário).

c) Dedo médio indicando a força sobre o elétron de X para Y e de Z para Y

Com estas forças os elétrons livres das extremidades da barra se dirigirão para o centro da barra.
Neste caso o centro da barra fica negativo (excesso de elétrons) e as extremidades ficam positivas (falta de elétrons)

Elcioschin

Por quê ocorre esse deslocamento dos elétrons das extremidades do bastão para o centro do mesmo?

Carol

Vou repetir o que eu disse anteriormente, com outras palavras:

1) Imagine um elétron livre situado na extremidade Z do bastão.

2) Como o bastão está girando (no sentido horário), este elétron tem uma velocidade tangencial v

3) Este elétron (com carga elétrica e) em movimento dentro de um campo magnético B fica sujeito à ação de uma força magnética F:

F = B*e*v

4) Esta força é perpendicular ao plano formado pelos vetores B e v

5) Pela regra da mão esquerda esta força tem sentido de Z para Y, isto é os elétrons se movimentam da extremidade Z para o meio Y do bastão.

6) O mesmo acontece com os elétrons da extremidade X.

Logo, o centro Y do bastão ficará negativo (com excesso de elétrons) e as extremidades X e Z do bastão ficarão positivas (com falta de elétrons).

Mestre Elcio

A barra gira em função dessas cargas ou devemos admitir que ela já estava em movimento ao ser submetida a este campo magnético?

Se ele for imerso em repouso no campo, estes elétrons que o senhor mencionou terão velocidade nula em relação aos vetores B e, então, não devem receber nenhuma força magnética. 

A barra deve ter sido posta em rotação por um agente externo. Acho que é isso, mas gostaria de confirmar.

Certamente que é isto: alguma força esterna está girando o bastão
Se a barra estiver parada não existe movimento dos elétrons.

Entendo. E mesmo se ela estiver em movimento, a força magnética não contribui para a rotação, certo? 
Um elétron executa um MCU se for lançado perpendicularmente a esse campo, mas não sei, na barra, se essa força que puxa os elétrons para o centro é suficiente para caracterizar uma força centrípeta, pois tem uma força de sentido contrário, que puxa as cargas positivas para as extremidades... 

O que acontece?

Correto: não existe força magnética que contribua para a rotação. O motivo é que os movimentos dos elétrons de x para y e de z para y tem sentidos opostos, logo, logo, os efeitos de ambos se cancelam. Assim, os movimentos dos elétrons não caracterizam uma força centrípeta.

É verdade, são duas forças magnéticas de mesma direção, intensidade e sentidos opostos que atuam nos elétrons. Obrigado