Em uma balança analítica eletrônica, o prato que recebe a massa M, a ser aferida, fica sobre um suporte acoplado a uma bobina quadrada de lado 5,0 cm e com 10 voltas, que se ajusta perpendicularmente às linhas de campo magnético , uniforme e constante, de módulo igual a 2,0 T, orientado para fora do plano da figura. A corrente elétrica produzida pela célula fotoelétrica C, ao percorrer a bobina, interage com o campo magnético, resultando em uma força magnética que sustenta o prato e o suporte na posição de equilíbrio mecânico. A balança está zerada quando o nível do braço indicador D coincide com o fundo do prato vazio. Quando a massa M é colocada sobre o prato, o conjunto sai da posição de equilíbrio e tende a mover-se para baixo, desalinhando o braço indicador com o fundo do prato. Nesta situação surge uma corrente elétrica na bobina fazendo com que o fundo do prato volte à sua posição original. Considere que a balança encontra-se inicialmente zerada e o fluxo do campo magnético sobre a bobina mantenha-se constante. Dado: g = 10,0 m/s2

Determine:
O módulo, a direção e o sentido da força magnética resultante sobre a bobina devido à massa de 10 g colocada sobre o prato.
O módulo e o sentido (horário ou anti-horário) da corrente elétrica na bobina necessária para equilibrar a massa de 10 g, bem como a potência elétrica dissipada pela bobina nessa situação. A resistência ôhmica R equivalente da bobina é 50 Ω.
a) A força adicional precisa equilibrar mg=0,010·10=0,10 N.
b) O segmento inferior ativo de cada volta está no campo.
Assim $$F=NBi\ell=10\cdot2\cdot0{,}050i$$, dando i=0,10 A.
Com campo saindo da figura, corrente para a esquerda nesse segmento produz força para cima, correspondente ao sentido horário.
A dissipação é $$P=Ri^2=50\cdot0{,}10^2=0{,}50\ \text{W}$$.
Resposta: a) 0,10 N, vertical para cima; b) 0,10 A, horário, e 0,50 W.





