Calculadora de força magnética em um fio

Calcule a força de Lorentz em um fio reto com corrente elétrica dentro de um campo magnético uniforme.

Força em um fio com corrente
Informe corrente, comprimento ativo, intensidade do campo e o ângulo entre eles.

Sobre a força magnética em um fio com corrente

Um condutor percorrido por corrente sofre uma força quando está em um campo magnético. Microscopicamente, os portadores de carga em movimento sofrem a força de Lorentz. As forças transmitidas pelo condutor se combinam na relação macroscópica F = BIL sin(θ), em que B é a densidade de fluxo magnético, I a corrente, L o comprimento no campo e θ o ângulo entre a corrente convencional e o campo. Com unidades SI, o resultado é dado em newtons. Só contribui a componente perpendicular à corrente, B sin(θ), exibida junto com a força. A 90 graus, a força é máxima. A 0 ou 180 graus, com o fio paralelo ou antiparalelo ao campo, o produto vetorial e a força são nulos. Ângulos com o mesmo seno geram a mesma magnitude, embora a direção dependa da orientação real. Use a regra da mão esquerda de Fleming ou o produto vetorial L × B para determinar a direção. Oriente o vetor corrente-comprimento no sentido da corrente convencional e combine com o campo: a força é perpendicular a ambos. Inverter a corrente ou o campo inverte a força. Inverter os dois mantém seu sentido. A calculadora fornece apenas a magnitude, não um vetor tridimensional; a direção deve ser deduzida da disposição física. A equação supõe trecho reto, campo uniforme, corrente constante e fio fino o suficiente para ter o mesmo campo em toda a seção. Se o campo varia ao longo do condutor, integre I dL × B pela trajetória. Fios curvos também podem exigir soma vetorial por segmentos. O comprimento ativo é apenas a parte dentro do campo, não necessariamente o comprimento total. Use amperes, metros, teslas e graus conforme os rótulos. A relação serve para estimar forças em motores, analisar atuadores eletromagnéticos, estudar alto-falantes e resolver demonstrações e problemas de física básica. Equipamentos reais podem exigir análises térmicas, mecânicas, de campos de borda e de forças de suporte. O resultado oferece um valor ideal confiável e expõe a componente perpendicular para mostrar como a orientação reduz a força em relação ao máximo BIL.

Exemplos de força em fios

Estes exemplos usam um fio reto em um campo uniforme.

EntradasResultadosInterpretação
I = 5 A, L = 2 m, B = 0.3 T, θ = 90°F = 3 N, B⊥ = 0.3 TA orientação perpendicular produz a força máxima.
I = 4 A, L = 0.5 m, B = 0.2 T, θ = 30°F = 0.2 N, B⊥ = 0.1 TA componente perpendicular é metade do campo.
I = 10 A, L = 0.25 m, B = 0.8 T, θ = 0°F = 0 N, B⊥ = 0 TCorrente paralela ao campo não produz força.

Como calcular a força

  1. Informe a magnitude da corrente convencional em amperes.
  2. Informe apenas o comprimento do fio dentro do campo magnético.
  3. Forneça a densidade de fluxo magnético em teslas e o ângulo entre corrente e campo.
  4. Selecione Calcular força no fio para obter a força e a componente perpendicular.

Perguntas frequentes

Por que a fórmula inclui seno?

A força magnética vem de um produto vetorial, então só a componente do campo perpendicular à corrente contribui. O seno converte o campo total nessa componente.

Quando a força no fio é máxima?

Quando corrente e campo são perpendiculares, a 90 graus. Nessa posição, sin(θ) vale um e a magnitude se reduz a BIL.

Como encontro a direção da força?

Use a regra da mão esquerda de Fleming ou a direção de L × B. Inverter corrente ou campo inverte a força; a calculadora mostra apenas a magnitude.

Qual comprimento do fio devo informar?

O comprimento reto realmente exposto ao campo indicado. Não inclua partes fora dessa região, pois elas não contribuem neste modelo.

Funciona para um campo não uniforme?

A equação supõe um campo uniforme em todo o trecho ativo. Para campo variável ou fio curvo, integre a força vetorial ao longo do condutor.