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A Lei de Biot-Savart é fundamental para o projeto de eletroímãs e para a compreensão de como correntes elétricas geram campos magnéticos. Um engenheiro está projetando um sensor magnético que utiliza uma espira circular de fio condutor. O objetivo é gerar um campo magnético preciso de 3,14 x 10-4 T no centro da espira. A espira projetada tem um raio de 5,0 cm. Para alcançar o campo magnético desejado, o engenheiro precisa determinar a intensidade da corrente elétrica que deve ser fornecida ao fio. Este cálculo é um passo essencial no desenvolvimento de inúmeros dispositivos, desde motores elétricos e geradores até equipamentos de ressonância magnética, onde a relação entre corrente e campo magnético é o princípio de operação. Utilizando a fórmula do campo magnético no centro de uma espira circular e a constante de permeabilidade magnética do vácuo (μ0 = 4π x 10-7 Tm/A), calcule a corrente (I) necessária para gerar o campo magnético desejado. Alternativas: a) A corrente necessária é de 31,4 A. b) A corrente necessária é de 50,0 A. c) A corrente necessária é de 12,5 A. d) A corrente necessária é de 78,5 A. e) A corrente necessária é de 25,0 A.
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alan r. s.

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ontem

Para calcular a corrente necessária para gerar um campo magnético no centro de uma espira circular, podemos usar a fórmula: \[ B = \frac{\mu_0 \cdot I}{2 \cdot R} \] onde: - \( B \) é o campo magnético (3,14 x 10^-4 T), - \( \mu_0 \) é a permeabilidade do vácuo (4π x 10^-7 Tm/A), - \( I \) é a corrente em amperes, - \( R \) é o raio da espira em metros (5,0 cm = 0,05 m). Substituindo os valores na fórmula: \[ 3,14 \times 10^{-4} = \frac{(4\pi \times 10^{-7}) \cdot I}{2 \cdot 0,05} \] Resolvendo para \( I \): 1. Multiplicando ambos os lados por \( 2 \cdot 0,05 \): \[ 3,14 \times 10^{-4} \cdot (2 \cdot 0,05) = 4\pi \times 10^{-7} \cdot I \] 2. Calculando \( 2 \cdot 0,05 = 0,1 \): \[ 3,14 \times 10^{-4} \cdot 0,1 = 4\pi \times 10^{-7} \cdot I \] 3. Calculando \( 3,14 \times 10^{-5} = 4\pi \times 10^{-7} \cdot I \). 4. Agora, isolando \( I \): \[ I = \frac{3,14 \times 10^{-5}}{4\pi \times 10^{-7}} \] 5. Calculando \( 4\pi \approx 12,56 \): \[ I = \frac{3,14 \times 10^{-5}}{12,56 \times 10^{-7}} \] 6. Isso resulta em: \[ I \approx \frac{3,14}{12,56} \times 10^{2} \] 7. Calculando: \[ I \approx 0,25 \times 10^{2} = 25 \, A \] Portanto, a corrente necessária é de 25,0 A. A alternativa correta é: e) A corrente necessária é de 25,0 A.

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