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(Griffiths, D.J. / 2019 adaptada) Os fenômenos e propriedades eletromagnéticas, dentro de alguns limites, podem ser explicados pelas equações de Ma...

(Griffiths, D.J. / 2019 adaptada) Os fenômenos e propriedades eletromagnéticas, dentro de alguns limites, podem ser explicados pelas equações de Maxwell. Um capacitor de placas planas e paralelas, com área A, de cada placa, e separação d, entre as placas, possui uma densidade superficial de cargas o e um campo elétrico, E = Ek, entre as placas. O capacitor está → submetido a um campo magnético uniforme externo, B = Bj. Considere que o Campo B seja lentamente desligado, fazendo com que um Campo Elétrico de Faraday seja induzido exercendo uma força elétrica sobre as placas. Calcule o Impulso total entregue ao sistema durante a desligamento de B.

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Para calcular o impulso total entregue ao sistema durante o desligamento do campo magnético B, podemos utilizar a Lei de Faraday da Indução Eletromagnética, que nos diz que a força eletromotriz induzida (fem) é igual à taxa de variação do fluxo magnético que atravessa uma superfície. Nesse caso, a variação do fluxo magnético é dada por: ΔΦ = BΔA = BAd Onde B é a intensidade do campo magnético, A é a área das placas do capacitor e d é a distância entre as placas. A fem induzida é dada por: ε = -dΦ/dt Como o campo magnético está sendo lentamente desligado, podemos considerar que a variação do fluxo magnético ocorre de forma linear no tempo, ou seja: ΔΦ/Δt = BAd/Δt = BAd/t Substituindo na equação da fem, temos: ε = -dΦ/dt = -d/dt (BAd/t) = -BA/dt A força elétrica exercida sobre as placas é dada por: F = qE = oAE Onde q é a carga elétrica em cada placa, o é a densidade superficial de cargas e E é a intensidade do campo elétrico entre as placas. O impulso total entregue ao sistema é dado por: I = ∫F dt = ∫(ε/q) dt = (-BA/q) ∫dt = (-BA/q) t Substituindo os valores, temos: I = (-oABdE/q) t Portanto, o impulso total entregue ao sistema durante o desligamento do campo magnético B é dado por (-oABdE/q) t.

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