Torque sobre Espira Retangular

Uma espira retangular percorrida por uma corrente i está mergulhada num campo magnético uniforme.

O plano da espira forma um ângulo q com a direção do campo. Nessas condições, a espira gira ao redor do seu eixo por efeito do torque resultante associado às forças F e – F.

Sobre cada um dos quatro lados da espira existe uma força magnética dada por F = i L x B, onde o vetor L tem módulo dado pelo comprimento do lado e direção e sentido dados pela corrente.

Assim, as forças que atuam sobre os lados CD e EA se cancelam mutuamente e são as forças sobre os outros dois lados que originam o torque resultante sobre a espira.

Suponhamos que os lados AC e DE têm comprimento d e os lados CD e EA, comprimento h.

Como o torque de uma força F em relação a um ponto que se encontra a uma distância d do ponto de aplicação da força é dado por t = d x F, e como os torques associados às forças F e – F têm a mesma direção e o mesmo sentido (que é a direção do eixo da espira, no sentido de A para C), podemos escrever, para o módulo do torque resultante:

t = 2 ( h / 2 ) [ idB sen 90⁰ ] sen q = ihdB sen q

Definindo o vetor momento de dipolo magnético por:
m = iAn

onde A = hd é a área plana limitada pela espira e n, o vetor de módulo unitário, direção perpendicular ao plano da espira e sentido dado pelo polegar da mão direita quando os dedos da mesma mão seguem a corrente, vem, para o torque resultante sobre a espira de corrente:

t = m x B

Um motor elétrico a corrente contínua (cc) ou um galvanômetro funcionam, basicamente, aproveitando o torque sobre uma ou mais espiras numa região de campo magnético.

Atividade Experimental
O objetivo desta atividade é discutir o funcionamento de um motor elétrico a corrente contínua.

* Construa, com fio de cobre encapado, uma bobina com muitas espiras e dobre as extremidades de modo a formar o eixo de rotação.

* Desencape totalmente uma das extremidades e a outra, pela metade, para permitir contato com o respectivo suporte apenas por meia volta da espira.

* Use fios desencapados para formar os suportes da bobina e conecte-os a uma pilha.

* Posicione um imã sob a bobina, com um polo sobre o outro.

Fonte:
http://www.ufsm.br/gef/Eletro11.htm