Questão 5
FUVEST 2021
(FUVEST - 2021 - 2ª FASE)
Cada vez mais, os motores elétricos fazem parte do nosso cotidiano, inclusive com a perspectiva de seu uso em veículos elétricos. A figura ilustra o funcionamento de um motor elétrico dc simples.
Um fio de cobre com seção de área de 0,01 mm2 é enrolado na forma de espiras retangulares de dimensões L = 5cm e W = 2cm. O conjunto é fixado a um rotor apoiado por colunas, de modo que esteja livre para girar em torno do eixo do rotor.
O conjunto é colocado entre dois ímãs permanentes que geram um campo magnético de 0,1 T. Uma corrente elétrica percorre a espira quando seus terminais fazem contato com “escovas” condutoras conectadas a uma bateria de 9 V. Considere que, durante o contato, o campo magnético está paralelo ao lado mais curto das espiras, como mostrado na figura.
a) Calcule a resistência elétrica de uma única espira.
Considerando a situação em que o fio é enrolado em 10 espiras e os terminais do fio estão em contato com as escovas:
b) Calcule a corrente no fio.
c) Calcule o módulo da força magnética exercida em cada um dos segmentos (1), (2), (3) e (4) mostrados na figura.
Note e adote: Despreze o comprimento dos terminais e efeitos de indução. Resistividade elétrica do cobre: 𝜌 = 1,7 × 10-6 Ω.cm
Gabarito:
Resolução:
Sendo dados: A= 0,01 L= 5 cm W=2cm B=0,1T V=9V
a)- Para o cálculo da resistência : e L = 5+5+2+2 = 14 cm
b)- Para n=10 :
De V=Ri
9 = 2,38.i
i = 3,78 A
c)- Força magnética dada por um fio :
i) Em 2 e 4 a força é paralela ao campo, fazendo 0 graus. Logo F2=F4= 0 N.
ii) Em 1 e 3, o comprimento (L) é o mesmo, logo F1=F2=F.
F=10.B.i.L.sen90
F = 10.0,1.3,78.5. 0,01 N
F = 0,189 N