a) Investigue o efeito eletromagnético que faz levitar a barra
e o sentido das forças que nela atuam.
Como sabemos, quando um condutor percorrido por uma corrente I, e exposto
a um campo magnético uniforme BH, o mesmo sofre a
ação de uma força magnética dada por:
No caso do campo magnético(BH) ser gerado por uma bobina de Helmholtz, e para que este campo seja o mais uniforme possível entre as bobinas, a distância de separação entre as bobinas deve ser igual ao raio médio (R) das bobinas, conforme ilustra a figura abaixo. Posicionando a barra com seu eixo perpendicular à direção do campo magnético, temos:
Sendo assim, desprezando o atrito e os efeitos eletromagnéticos nos trilhos de guia, a barra se elevará pelo trilho quando a força magnética aplicada for maior que a sua força peso, como mostrado na figura acima.
b) Faça uma análise do movimento (aceleração) da barra.Pela segunda lei de Newton, temos:
Ou seja, a aceleração será positiva (apontando para cima, por exemplo) quando a força magnética for mais intensa que a força peso, e negativa (para baixo) se a força peso for mais intensa.
Também poderá ser nula, para forças peso e magnética de mesma intensidade. Neste caso, a barra poderá estar em repouso ou se movimentando com velocidade constante.
c) Qual o campo magnético necessário para que a barra levite com 2 bonequinhos de massa 2 g cada, quando circula uma corrente de 20 A pela barra?
Para que os bonequinhos levitem, a força magnética (BHIL) deve ser maior que a força peso do conjunto, barra(3g) mais bonequinhos (4g), assim:
