Aula 150 — Força Magnética sobre Fios Percorridos por Corrente

O professor pergunta: "se uma única carga em movimento sofre força magnética, o que deve acontecer com um fio inteiro, cheio de cargas em movimento (uma corrente elétrica), dentro de um campo magnético?" Ouvir hipóteses.

Perguntar: dois fios paralelos, ambos percorridos por corrente elétrica, exercem algum tipo de força um sobre o outro? Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): achar que dois fios com corrente só interagem se estiverem encostados ou muito próximos, sem perceber que é uma força magnética à distância, como a de dois ímãs.

Apresentação dos slides 2 a 9: um fio de comprimento L, percorrido por corrente i, dentro de um campo magnético B, sofre uma força magnética dada por F = B·i·L·sen(θ), onde θ é o ângulo entre o fio (sentido da corrente) e o campo B — essa expressão vem de somar a Força de Lorentz sobre todas as cargas em movimento dentro do fio, respondendo à pergunta do Momento 1. A direção e o sentido da força seguem a regra da mão direita (dedos no sentido da corrente, curvando-se no sentido de B, polegar aponta o sentido de F). Um caso particularmente importante: dois fios retilíneos paralelos, cada um gerando seu próprio campo magnético (Aula 146), exercem força um sobre o outro — se as correntes têm o MESMO sentido, os fios se ATRAEM; se têm sentidos OPOSTOS, os fios se REPELEM — isso resolve o obstáculo do Momento 2, mostrando que a interação ocorre à distância, por meio dos campos magnéticos. A força por unidade de comprimento entre os fios é F/L = μ₀·i₁·i₂/(2·π·d); essa relação é tão fundamental e mensurável com precisão que, historicamente, foi usada para definir a própria unidade de corrente elétrica, o ampère.

Resolução guiada: calcular coletivamente a força sobre um fio de 0,5 m, percorrido por 4 A, perpendicular a um campo de 0,3 T (F = B·i·L·sen(90°) = 0,3×4×0,5×1 = 0,6 N). Em duplas: discutir e justificar, usando a regra da mão direita duas vezes (uma para o campo gerado por cada fio, outra para a força sobre o fio vizinho), por que dois fios paralelos com correntes no mesmo sentido se atraem.

Aplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano).

Retomar a pergunta do Momento 1: um fio inteiro percorrido por corrente sofre força magnética porque essa força é o resultado da soma das forças de Lorentz sobre cada carga em movimento dentro dele — e essa mesma lógica explica por que dois fios paralelos com corrente se atraem ou se repelem à distância, sem precisar de contato físico.