41-Um fio condutor rígido de 200 g e 20 cm de comprimento é ligado ao restante do circuito através de contatos deslizantes sem atrito, como mostra ...

a) Para calcular a força medida pelo dinamômetro com a chave aberta, precisamos utilizar a equação F = BIL, onde F é a força, B é o campo magnético, I é a corrente elétrica e L é o comprimento do fio condutor. Como o fio está em equilíbrio, a força medida pelo dinamômetro é igual ao peso do fio, que é dado por P = mg, onde m é a massa do fio e g é a aceleração da gravidade. Substituindo os valores, temos: P = mg = 0,2 kg x 9,8 m/s² = 1,96 N F = BIL = 0,1 T x I x 0,2 m Igualando as duas equações, temos: 1,96 N = 0,1 T x I x 0,2 m I = 98 A Portanto, a força medida pelo dinamômetro com a chave aberta é de 1,96 N e a corrente elétrica no fio condutor é de 98 A. b) Quando a chave é fechada, a corrente elétrica passa a circular no circuito e cria um campo magnético que se opõe ao campo magnético externo. Como o dinamômetro passa a indicar leitura zero, a força magnética sobre o fio condutor é anulada. Portanto, a força magnética resultante sobre o fio condutor é zero, o que implica que a força magnética interna no fio é igual e oposta à força magnética externa. Assim, temos: F = BIL = 0,1 T x I x 0,2 m F' = -BIL' = -0,1 T x I x 0,2 m Igualando as duas equações, temos: 0,1 T x I x 0,2 m = -0,1 T x I x L' L' = -0,2 m Portanto, a corrente elétrica no circuito após o fechamento da chave é de 98 A, no sentido horário, e a intensidade da corrente elétrica é a mesma em todo o circuito. c) Para determinar a polaridade da bateria e a tensão, podemos utilizar a lei de Ohm, que relaciona a tensão, a corrente elétrica e a resistência elétrica. Como a resistência equivalente do circuito é de 6,0 Ω, temos: V = RI V = 6,0 Ω x 98 A V = 588 V Como a corrente elétrica circula no sentido horário, a polaridade da bateria é positiva no polo superior e negativa no polo inferior. A tensão da bateria é de 588 V.