fundamentos de física iii fundamentos de física iii - Departamento de ...

F m
senθ e direção do movimento do circuito, mas com sentido oposto a ele; e
como
v d
dt é a mesma distância dl que a carga percorre no condutor, durante o
outra, com módulo
F
m
cosθ
, dirigida para cima na figura 33.5. A primeira
intervalo de tempo dt , temos que:
componente tende a fazer a carga elétrica sair pela parede lateral do fio do circuito.
A segunda componente tende a fazer a carga acelerar na direção paralela
ao fio. Entretanto, nenhuma das duas coisas ocorre. A componente paralela ao fio é
equilibrada pelas forças internas de colisão a que a carga elétrica fica sujeita ao se
deslocar no fio. Isso faz com que a velocidade de arraste da carga seja constante.
Como a carga elétrica não sai do fio, concluímos que a componente da força
magnética perpendicular ao fio deve ser compensada pela reação normal
N = F senθ da parede do fio sobre a carga elétrica. Esta força é a força externa
m
que deve ser aplicada ao circuito para que este se desloque com velocidade
constante em relação ao observador S.
PENSE E RESPONDA 33.3
O sentido do vetor N r na figura está consistente com a discussão acima? Desenhe
o vetor que representa as forças internas na figura 33.5
O trabalho realizado pela força
deslocamento do circuito em um intervalo de tempo dt é:
em que
r r
dW = N • dl =
N r sobre a carga elétrica durante o
( F senθ )( dl) cos0°
= F senθ
( v dt)
m
dW = Fm senθ
( v dt),
dl = v dt é a distância percorrida pelo circuito no intervalo de tempo dt .
Substituindo a força magnética por F m
= qv B e senθ
= vd / v vem:
m
dW = qBv dl.
O trabalho total realizado sobre a carga quando ela dá uma volta completa
no circuito é:
l
W = ∫ dW =
+
x
∫ qBvdl + ∫ qBvdl + ∫ qBvdl ∫
0 0
porque os trabalhos efetuados nos ramos superior e inferior do circuito são iguais e
de sinais contrários; não há trabalho no ramo do circuito fora do campo magnético;
resta, então, apenas o ramo vertical dentro do campo magnético. Ou seja:
W = qvBl.
Como este trabalho faz mover a carga elétrica, estabelecendo uma corrente
elétrica no circuito, ele pode ser visto como uma fonte de força eletromotriz. Da
definição de força eletromotriz vem, então que:
W ε = = Bl v.
q
Que é exatamente o resultado da lei de Faraday obtido
anteriormente. Assim, a força eletromotriz induzida está intimamente
ligada à deflexão lateral das cargas elétricas no circuito em movimento em
um campo magnético.
PENSE E RESPONDA 33.4
0
x
o
l
0dl
⎛ vd
⎞
dW = ( qvB)
⎜ ⎟v dt = ( qBv)(
vd
dt)
⎝ v ⎠
dW = ( qvB)( v dt),
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Certifique-se que
W = qvBl fazendo a integração ao longo do circuito.
Vejamos agora a descrição do fenômeno, visto por um observador S’ em
repouso relativamente ao circuito. Para ele é o campo magnético que se desloca
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