Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Força eletromagnética e indução eletromagnética Este tópico e o próximo são, talvez, os mais cobrados, desta parte que envolve os fenômenos eletromagnéticos, nos exames vestibulares. Neste primeiro tópico veremos a ação da corrente elétrica gerando campo magnético e esse campo fazendo aparecer uma força em uma carga elétrica. Força eletromagnética ou força magnética A principal diferença entre o campo elétrico e o campo magnético atuando sobre cargas elétricas é que o primeiro pode fazer aparecer uma força em uma carga parada, enquanto que o segundo só atua sobre cargas elétricas em movimento, isto é, que te- nham velocidade não-nula, o que nos permite dizer que o magnetismo é uma propriedade de cargas em movimento. Lembrando, então, da equação de força em campo elétrico, escrevemos Felet=qE e para o campo magnético Fmag=q v B. Essa expressão corresponde à expressão do produto vetorial de dois vetores e, portanto, teremos, para o vetor Fmag., as seguintes características: módulo – dado por a) | | sen r F q v Bmag = α (conhe- cida como a 2.ª Lei elementar de Laplace), onde a é o ângulo entre a direção do vetor velocidade e a direção do vetor campo mag- nético; direção – o vetor b) Fmag. será, sempre, perpen- dicular ao plano gerado pelos vetores v e B , como podemos ver representado nos esque- mas abaixo: sentido – aqui, temos que pensar em duasc) possibilidades: I) se a carga onde aparece a força for positiva, é dado pela regra da mão esquerda, como mostrado na figura a seguir: 1 O polegar nos dá o sentido da força, o indicador nos dá o sentido do campo e o médio nos dá o sentido da velocidade. II) se a carga onde aparece a força for negativa, é dado pela regra da mão direita, usando os mesmos dedos, na mesma posição; Pensando no ângulo a, podemos ter: a) = 0° ou 180°; sendo | | sen r F q v Bmag = α , e sen 0°= 0, notamos que | |. Fmag = 0; b) = 90°, e sendo sen 90° = 1, teremos | |. r F q v Bmag = . Em função do exposto, podemos, agora, definir a unidade de campo magnético: tesla (T) é a unidade de indução de um campo magnético que, atuando so- bre a carga de um coulomb com velocidade de 1m/s, de direção perpendicular à direção da intensidade de campo B, exerce uma força de um newton, per- pendicular à direção do campo U U F U q U vSI SI SI SI ( ) ( ) ( ) ( ) B = ou T N Cm s = / e como A = C s podemos escrever: T N A m = Movimentação de carga em campo magnético uniforme Vamos considerar um campo magnético uni- forme ( B), perpendicular ao papel e entrando nele; lançaremos uma carga negativa (– q) com velocidade v 1 contida no plano do papel ( v perpendicular a B ) Fmag.2 B V3 V2 V1 Fmag.1 Fmag.3 Quando a carga entra no campo, passa a atuar sobre ela uma força magnética ( Fmag. 1) que é perpendi- cular a B e v 1 ; sendo perpendicular a v 1 , a força não altera o módulo de v , mas altera, obrigatoriamente, a sua direção; alterando a direção de v 1 , a direção de Fmag. 1 também varia, de modo a permanecer sempre perpendicular à direção do vetor velocidade. Assim, a carga – q passa a descrever um arco de circunferência até sair do campo ( v 3), sempre em movimento uni- forme. Observamos, portanto, que Fmag. exerce uma ação centrípeta e o movimento de uma carga, que tem v sempre perpendicular a B , é um movimento circular uniforme. Igualando-se as expressões de Fmag. e Fcentr. tere- mos, para um movimento circular de raio R: q v B mv R = 2 ou R mv q B = O período (T) desse movimento será obtido fazendo, outra vez, a igualdade das expressões de Fmag. e Fcentr.: ω= 2q v B m R; substituindo v por w R e w por π2 T , temos π= 2q B m T e, portanto, π= 2 mT q B Se v 1 não for perpendicular a B, a partícula descreverá movimento helicoidal. Força magnética sobre um fio Consideremos um fio retilíneo, colocado em um campo magnético uniforme. Se não houver passagem de corrente, não te- remos o movimento ordenado de elétrons (de orien- tação oposta à corrente elétrica) e, portanto, não haverá força magnética, pois ela só aparece sobre cargas em movimento. Se fizermos passar pelo fio, colocado perpen- dicularmente ao campo magnético B, uma corrente contínua, o movimento ordenado dos elétrons, dentro do campo magnético uniforme, fará aparecer uma força magnética, como está representado na figura: Como já foi visto, em módulo anterior, para uma carga no elemento Dl do fio, vai aparecer uma força magnética que pode ser escrita por | | sen. F q v Bmag = α e como = 0 | |. F q v Bmag = ; definida a carga elétrica como q = i t, por substituição teremos | |. F i t v Bmag = 2 ou reordenando | |. F i v t Bmag = ; como o produto v t corresponde a Dl teremos | |. lF i Bmag = ∆ ou l F i Bmag. = ∆ . Caímos, outra vez, no produto vetorial de dois vetores e, então, podemos caracterizar a Fmag.: módulo: dado por a) | |. lF i Bmag = ∆ ; direção: perpendicular aos vetores b) i ∆ l e B; sentido: se considerarmos a corrente elétricac) um movimento de cargas positivas (oposto ao movimento dos elétrons), usaremos a regra da mão esquerda, ressaltando que o dedo médio não representará mais a velocidade da carga, mas a corrente elétrica, como no desenho a seguir: i Se o fio, ou seja, a corrente elétrica, estiver formando um ângulo a ≠ 90° com a direção de B, teremos: α= ∆ r l.| | senmagF i B Forças entre fios retilíneos, paralelos, próximos, no ar Analisaremos dois casos para fios percorridos por correntes contínuas: as correntes têm o mesmo sentidoa) ; monta- mos um esquema: O fio 1 é percorrido por uma corrente i1 e gera à sua direita um campo B1, entrando no papel; o fio 2, percorrido por uma corrente i2, gera à sua esquerda um campo B2 saindo do papel; o fio 1, sujeito ao campo B2, sofrerá uma força Fmag. 1 cujo módulo vale i1 B2 e o fio 2 sofrerá uma força Fmag. 2 cujo módulo vale i2 B1. O campo B1 tem módulo µ π 0 1 2 i d e o B2 tem mó- dulo µ π 0 2 2 i d ; então F i i dmag. 1 1 0 2 2 = l µ π ou µ π = l 1 0 1 2 . 2mag i i F d e F i i dmag. 2 2 0 1 2 = l µ π e, portanto: µ π = l 2 0 1 2 . 2mag i i F d Concluímos, então, que essas forças são de mó- dulos iguais (o que já era previsível, pois constituem um par ação e reação, segundo a 3.ª Lei de Newton); aplicando-se a regra da mão esquerda, percebemos que, Fmag. 1tem sentido para a direita e Fmag. 2 tem sen- tido para a esquerda, isto é, entre condutores retilí- neos paralelos e próximos, percorridos por corrente elétrica contínua, aparece força de atração; as correntes têm sentidos opostosb) ; outra vez, montamos um esquema: O fio 1 é percorrido por uma corrente i1 e gera à sua direita um campo B1, entrando no papel; o fio 2, percorrido por uma corrente i2, gera à sua esquerda um campo B2 saindo do papel; o fio 1, sujeito ao campo B2, sofrerá uma força Fmag. 1 cujo módulo vale i1 l B2 e o fio 2 sofrerá uma força Fmag. 2 cujo módulo vale i2 l B1. O campo B1 tem módulo µ π 0 1 2 i d e o B2 tem mó- dulo µ π 0 2 2 i d ; então µ π = l 1 0 2 . 1 2mag i F i d ou µ π = l 1 0 1 2 . 2mag i i F d e µ π = l 2 0 1 . 2 2mag i F i d e, portanto: µ π = l 2 0 1 2 . 2mag i i F d Concluímos, então, que essas forças são de módulos iguais; aplicando-se a regra da mão es- querda, percebemos que Fmag. 1 tem sentido para a esquerda e Fmag. 2 tem sentido para a direita, isto é, entre condutores retilíneos paralelos e próximos, percorridos por corrente elétrica contínua, aparece força de repulsão. 3 Fluxo magnético Como vimos no estudo da eletricidade, Faraday propôs que o campo fosse representado pelas suas linhas de força: isso também é válido aqui, para o magnetismo. O fluxo magnético representao número de linhas de força do campo que atravessam normal- mente uma dada área A: Φ= B A Se as linhas de força não estiverem perpendi- culares à área, faremos a projeção do campo sobre a vertical à essa área: Se chamarmos de a o ângulo entre a direção do campo e a normal à superfície, poderemos es- crever: Φ = B A cos a Como podemos observar, no caso apresentado inicialmente o ângulo a é igual a zero; e como cos 0° é igual a 1, temos Φ = B A cos 0° ou Φ = B A. Unidade de fluxo A unidade de fluxo será U (Φ) = U (B) . U (A) e, portanto, no SI, teremos U (Φ)SI = U (B)SI . U (A)SI ou U (F)SI = T . m 2; essa unidade é chamada weber (Wb) e podemos a partir daí escrever: T = Wb m2 . Força eletromotriz induzida Quando fazemos variação do fluxo que passa através de um circuito, submetido a um campo magnético, notamos o aparecimento de uma corren- te elétrica nesse circuito. Como foi visto, também em eletricidade, a f.e.m. representa a razão entre a energia dada a uma carga elétrica e o valor da carga, ou seja, e induzida = W q , o que significa que a unidade também é o volt (V). Convém observar que a força eletromotriz induzi- da só existe enquanto houver variação de fluxo; cessada essa variação, cessará a força eletromotriz induzida. Pela equação que exprime o fluxo, notamos que podemos produzir essa variação variando o campo, o tamanho da área ou o ângulo entre a superfície e a direção do campo. Como geralmente trabalhamos com campos uniformes, o campo é constante em módulo, direção e sentido; assim, o caso prático, mais comum, é pro- duzirmos a rotação do circuito dentro do campo uni- forme variando o ângulo ou a área como, por exemplo, nos dínamos ou geradores mecânicos. O módulo da força eletromotriz induzida Definida a força eletromotriz induzida como e induzida = W q , podemos, para campo uniforme, fazer e induzida = F q . l , e como F = q v B, por substituição e induzida = q v B q l . Eliminando q, temos e induzida = B v l o que nos permite dizer que a força eletromotriz induzida depende do módulo do campo de indução magnética, da velocidade com que o condutor se move no campo e do comprimento do condutor; se tivermos uma situação em que o vetor velocidade não esteja perpendicular ao campo, faremos a sua projeção na direção perpendicular ao campo e tra- balharemos com essa projeção. Lei de Faraday-Neumann Consideremos uma espira retangular abcd, con- tida no plano do papel e submetida a um campo uni- forme cuja direção é perpendicular ao plano do papel. Vamos, através de uma força, fazer com que a espira se desloque com uma velocidade v constante: 4 Como o fluxo através da espira está variando, aparece nela, em virtude da força eletromotriz indu- zida, uma corrente induzida. Sendo a variação do fluxo definida por DΦ = BDA e como DA = lDS onde DS = vDt (movimento unifor- me), substituindo na expressão de fluxo teremos: DΦ = B v D t l ou ∆ Φ ∆ t B v= l e como e induzida = B v l podemos escrever: e induzida = ∆ Φ ∆ t . Lei de Lenz O sentido da corrente induzida pode ser de- terminado pela Lei de Lenz: “o sentido da corrente induzida em um circuito é tal que, por seus efeitos, ela opõe-se à causa que lhe deu origem”. Vamos mostrar usando uma espira ligada a um galvanômetro e um ímã: Nesse primeiro esquema, o ímã está parado em relação à espira: o galvanômetro indica zero: Nesse segundo esquema, o ímã desce com velocidade aproximando-se, e o galvanômetro sofre deflexão para a esquerda. A corrente na espira é tal que ela deve gerar um campo magnético com sentido para cima, para opor-se ao campo do ímã, ou seja, a face superior da espira deve corresponder a um polo norte; usando a regra da mão direita, constatamos que realmente a corrente deve circular no sentido dado pelo desenho. Observe mais um esquema: Nesse esquema, o ímã sobe com velocidade v afastando-se da bobina; o galvanômetro sofre defle- xão para a esquerda. A corrente na espira é tal que ela deve gerar um campo magnético para baixo gerando um polo sul na face superior da espira. Transformadores São dispositivos que utilizam os fenômenos de indução mútua entre duas bobinas condutoras. Observamos dois circuitos, primário e secundário, isolados eletricamente um do outro, mas ligados por um circuito magnético, representado por um núcleo de ferro laminado. São muito usados em circuitos de corrente alter- nada, mas podem, também, fazê-los funcionar com corrente contínua (bobina de Ruhmkorff), associando- se um dispositivo que produza a variação do fluxo. São representados nos circuitos pela figura abaixo: Fazendo-se passar uma corrente no primário, conseguimos, por indução, fazer aparecer corrente no secundário. Podemos considerar três tipos: os elevadores de tensão; • 5 os abaixadores de tensão; • os que mantêm a mesma tensão. • Admitido um transformador perfeito, isto é, com resistência de circuitos praticamente nula, podemos dizer que a d.d.p é igual à e e relacionando com o número de espiras no primário (n1) ou no secundário (n2) escrever: ε ε 1 2 1 2 = n n ou V V n n 1 2 1 2 = (Vest-Rio) Uma partícula carregada, em movimento1. retilíneo uniforme, penetra, perpendicularmente a um campo magnético B , pelo ponto P, no instante t0, so- frendo a ação daquele campo até sua saída pelo ponto Q, no instante t1. A trajetória descrita pela partícula está indicada na figura abaixo: O gráfico que melhor representa o módulo da velocidade v da partícula em função do tempo é: a) b) c) d) e) Solução: ` A A partícula descreverá movimento circular uniforme, o que significa que o módulo do vetor velocidade é constante. (UCMG) Um próton de carga q e massa m, animado2. de velocidade v , penetra perpendicularmente em um campo magnético uniforme B, ficando nele aprisionado. A trajetória do próton é: circular.a) elíptica.b) parabólica.c) hiperbólica.d) retilínea.e) Solução: ` A Como temos v B⊥ , a trajetória será sempre circular. (UCMG) Com relação ao exercício anterior, podemos3. dizer que a frequência do movimento é: a) . 2 . .π q B m b) 2 . . .π q B m c) . . π B q m d) . .π m B q e) . 2 . π m B q Solução: ` A Como a frequência é o inverso do período, podemos aplicar a fórmula do período 2 π= mT q B , e fazendo o inverso teremos 2 π = q Bf m . 6 5,97 . 10a) -28 kg 7,32 . 10b) -30 kg 8,77 . 10c) -26 kg 6,65 . 10d) -27 kg 4,65 . 10e) -30 kg Solução: ` D Da expressão do raio do movimento descrito por uma carga, podemos escrever m q B R v = , e subst i tuindo pelos valores, em S I, teremos m = − − −1 602 10 817 10 10 16 2 10 10 19 4 2 5 , . . . . , . ou m = 6,6488 . 10–27kg. (Fatec)5. No esquema representa-se um condutor reto que passa por entre os polos de um ímã. Inclui-se, nesse esquema, um referencial cartesiano Oxyz. O condutor coincide com o eixo Ox e é percorrido por corrente i no sentido positivo de Ox. O campo magnético do ímã exerce na corrente força F : na direção Oy, no sentido –Oy.a) na direção Oy, no sentido +Oy.b) na direção Oz, no sentido +Oz.c) na direção Oz, no sentido –Oz.d) n.d.a.e) Solução: ` A Usamos a regra da mão esquerda: o dedo médio cor- responderá ao eixo Ox , o indicador o eixo Oz; o polegar que nos mostrará a força estará para baixo. (MAPOFEI) O fio da figura a seguir é percorrido por6. uma corrente constante de 0,25A. Sua massa é 50g. AC e DE são fios muito leves ligados aos polos de um gerador de f.e.m. V. (EFOMM) O espectômetro de massa de Bainbridge: Nas4. fendas S1 e S2 do espectômetro de Bainbridge, mostrado na figura a seguir, passa apenas um feixe estreito de íons positivos. Tal feixe percorre o selecionador de velocida- de o qual possui, ao longo de toda sua extensão, um campo elétrico de intensidade E, constante e uniforme orientado da esquerda para direita e perpendicular a um campo magnético de intensidade B, também constante e uniforme, cujo sentidoaponta para fora da página. Este arranjo permite que apenas íons positivos com velocidade constante v E B = atravessem a fenda S3 na saída do selecionador, os íons que passarem por S3 entrarão por uma região do espaço, tomada por um campo magnético constante e uniforme de intensidade B’, também perpendicular ao plano da página e dele saindo, conforme mostra a figura a seguir. Um íon posi- tivo qualquer entrando nessa região do espaço, tomada por B’, descreverá uma trajetória circular à esquerda, atingindo a placa fotográfica a qual registrará o tamanho do diâmetro da trajetória percorrida pelo íon, que será igual a distância entre o ponto de impacto sobre a placa fotográfica, até o centro da fenda S3 . Temos no espectômetro de Bainbridge um feixe de íons de Hélio, He+, emergindo do selecionador de velocidade com velocidade constante v 1,00 10 /s5= . m , entrando numa região do espaço tomada por um campo magnético constante e uniforme, de intensidade B 7= −81 10 4. T . Após descrever uma trajetória semicircular à esquerda, os íons selecionados atingem a placa fotográfica a qual registra uma distância de 10,16cm entre o ponto de impacto dos íons e o centro da fenda S1. Pergunta-se: qual a massa de um único íon de Hélio (He+)? (Dado a carga elementar q = −1 602 10 19, . C ). 7 Sabendo-se que CE é perpendicular a B , determinar o módulo de B , a fim de que a tração nos fios suportes AC e DE seja nula. Usar: g = 10m/s2 e CE = l = 20m. Solução: ` Como a força nos suportes será nula ⇒ | | | | F Pmag = e, portanto, i B∆ l = m g ou 0,25 . 20 . B = 50 . 10–3 . 10 ⇒ B = 1,0 . 10–1 T (UFES) Observa-se que quando dois fios retilíneos7. paralelos e próximos são percorridos por correntes contínuas no mesmo sentido, eles se atraem. Esse efeito ocorre devido: aos campos elétricos responsáveis pelas correntes.a) aos campos elétricos gerados pelas correntes.b) à ação gravitacional.c) ao campo magnético terrestre.d) aos campos magnéticos gerados pelas correntes.e) Solução: ` E Aplicar o item b do módulo. (Elite) Para nós, brasileiros, 1822 representa a data8. histórica da nossa independência; nesse ano, na Eu- ropa, tivemos dois grandes acontecimentos científicos: Ampère admitiu que o fenômeno do magnetismo estava ligado às moléculas do corpo e não, como se julgava naquela época, à existência de um “fluido magnético”; por sua vez, no dia de Natal, Faraday, conseguiu produzir a rotação de um fio colocado entre os polos de ímã: foi a invenção do motor elétrico. Imagine uma espira retangular imersa em um campo magnético e sendo percorrida por uma corrente elétrica contínua de 0,5A; calcule o momento do binário que produz rotação se o campo magnético for de 5 . 10–5T, conforme a figura a seguir: Solução: ` Cada lado da espira, na vertical, ficará submetido à uma força magnética | |. lF i Bmag = ∆ ; substituindo pe- los valores, no SI, temos | | , . , . .. F mag = −0 5 0 80 5 10 5 ou | | .. r F mag = −2 10 5N . O momento do binário vale 2F l, onde l é o raio de rotação; então Mbinário = 2 . 2 . 10–5. 2 . 10–1 Mbinário = 8 . 10 –6 m N. (Mackenzie) Uma barra condutora movimenta-se para9. a direita, com velocidade num campo magnético perpendicular ao plano da figura orientado para o observador. As cargas negativas da barra sofrem a ação de uma força: de sentido de C para A.a) de sentido de A para C.b) no sentido de c) . no sentido ded) . no sentido oposto ao de e) . Solução: ` A Os elétrons livres movem-se em todas as direções, num movimento caótico. Quando o condutor se move em um campo uniforme, com velocidade perpendicular ao campo , os elétrons também sofrerão movimento no mesmo sentido. Na figura, aplicando-se a regra da mão direita (elétron é carga negativa), notamos que esse elétron sofreria força para cima, deslocando-se no condutor de C para A. 8 (UFRS) A figura abaixo mostra uma espira que é ligada10. a um galvanômetro G. Quando o ímã está parado na posição P da figura, o ponteiro do galvanômetro está na posição indicada. Considere as seguintes etapas: O ímã sendo aproximado da espira até a posição Q.I. O ímã parado na posição Q.II. O ímã sendo afastado da espira até a sua posiçãoIII. primitiva P. O ímã sofre apenas movimento de translação sobre a reta que liga P e Q. Quais as indicações possíveis da ponteira do galvanômetro nas etapas I, II e III, respectivamente? a) b) c) d) e) Solução: ` A Quando o ímã se aproxima da espira gera corrente indu- zida, provocando deflexão no ponteiro do galvanômetro; quando ele está parado, não havendo movimento relativo entre ele e a espira, o galvanômetro indica 0; quando ele se afasta o ponteiro do galvanômetro sofrerá deflexão no sentido inverso ao da situação 1. (Mackenzie - adap.) As companhias distribuidoras de11. energia elétrica instalam na residência dos usuários um relógio de luz, ou seja, um dispositivo que possa medir a energia usada para ser feita a cobrança. Vamos usar um dispositivo destes, operando ao contrário, isto é, em vez de termos um disco que gira sob efeito da corrente elétrica, vamos girar o disco e observar o aparecimento de corrente elétrica no circuito. Um disco metálico é posto a girar, mediante uma manivela, entre os polos de um ímã, no sentido indicado na figura. As escovas P e Q fazem contato com a borda do disco e com o eixo metálico. No resistor R podemos afirmar que: há uma corrente de A para B.a) há uma corrente de B para A.b) não há corrente, pois a fe.m. no disco é oposta àc) f.e.m. do ímã. não há corrente, pois a f.e.m. induzida em um ladod) do disco é oposta à f.e.m. induzida no outro lado. não há corrente, pois não há f.e.m. radial induzidae) no disco. Solução: ` A Como está havendo variação de fluxo, vai aparecer cor- rente induzida de A para B, segundo a Lei de Lenz . (PUC–Rio) Dois elétrons são lançados com mesma velo-1. cidade, um no interior de um campo magnético (figura1) e o outro no interior de um campo elétrico (figura 2). Ambos os campos são uniformes. e ve figura 1 figura 2 e ve Assinale a opção que representa o vetor força que age em cada elétron, devido a cada campo, no instante em que eles são lançados. ea) eb) ec) 9 ed) ee) (Mackenzie) Um corpúsculo eletrizado com carga +q2. que é lançado perpendicularmente às linhas de indu- ção de um campo magnético uniforme tem movimento circular uniforme de período T. Se lançarmos o mesmo corpúsculo nesse campo, na mesma condição, somente que eletrizado com carga duas vezes maior e velocidade igual à metade da anterior, o período do M.C.U. descrito será: T/2a) 3 T/2b) Tc) 2 Td) 4 Te) (Unirio) Uma carga positiva 3. q penetra num campo mag- nético com velocidade, conforme o esquematizado. A trajetória descrita, em relação ao plano, para um observador colocado em O, é: a) b) c) d) (Unificado) Considere uma partícula carregada com4. carga elétrica q > 0 e uma região onde há um campo magnético uniforme, cujas linhas de campo estão orien- tadas perpendicularmente a esta página. Suponha três situações (observe os esquemas): (1) A partícula é colocada em repouso no interior do campo. (2) A partícula é lançada paralelamente às linhas de campo. (3) A partícula é lançada perpendicularmente às linhas de campo. Assinale a opção que representa corretamente o vetor força magnética Fm que agirá sobre a partícula em cada caso. (1) a) F = 0 (2) F ⊗ (3) F ↓ (1) b) F = 0 (2) F ⊗ (3) F ↓ (1) c) F ↓ (2) F = 0 (3) F ↓ (1) d) F ⊗ (2) F ⊗ (3) F ↓ (1) e) F = 0 (2) F = 0 (3) F ↓ (UERJ) Uma partícula carregada penetra em um campo5. de indução magnética uniforme, com velocidade perpen- dicular à direção do campo e de módulo constante. Nestas condições, o período do movimento da partícula é T. Dobrando-se a intensidade da indução magnética, o novo período do movimento vale: T/4a) T/2b) Tc) 2Td) 4Te) (E. Naval) Uma partícula eletrizadaé lançada perpendi-6. cularmente a um campo magnético uniforme. A grandeza física que permanece constante é: o vetor força magnética.a) o vetor velocidade.b) o vetor aceleração.c) a energia cinética.d) o vetor quantidade de movimento.e) (AFA) Uma carga lançada perpendicularmente a um7. campo magnético uniforme realiza um movimento cir- cular uniforme (MCU) em função de a força magnética atuar como força centrípeta. Nesse contexto, pode-se afirmar que, se a velocidade de lançamento da carga dobrar: Período do MCU dobrará.a) 10 Raio da trajetória dobrará de valor.b) Período do MCU cairá para a metade.c) Raio da trajetória será reduzido à metade.d) (Unirio) Um elétron penetra por um orifício de um8. anteparo com velocidade constante de 2,0 . 104m/s perpendicularmente a um campo magnético uniforme B de intensidade 0,8T. A relação massa/carga do elétron é aproximadamente 1012kg/C. Determine o trabalho realizado pela força magnética sobre o elétron, desde o instante em que penetra no orifício até atingir o anteparo. 0,40Ja) 0,30Jb) 0,20Jc) 0,10Jd) Zeroe) (UFRJ) Um dos aparelhos de medida mais utilizados na9. física de partículas é a câmara de bolhas. Ela foi concebi- da em 1952 por D. A. Glaser quando observava as bolhas de um copo de cerveja. A câmara consiste de um tanque contendo um líquido muito próximo da ebulição, mas que ainda não ferveu. Quando uma partícula carregada e veloz passa pela câmara, produz-se um rastro de íons, formando bolhas. Fotografando-se estas bolhas, obtém- -se a trajetória da partícula. A câmara é ainda colocada em um forte campo magnético uniforme B . A figura mostra a trajetória de uma partícula carregada obtida a partir de uma de tais fotografias. Suponha que o movimento ocorra no plano do papel e que o campo B aponte na direção perpendicular a este plano e com sentido para fora. A partícula entra na câmara pelo ponto A da figura. Represente, por meio de segmentos de reta orien-a) tados, a força magnética que atua nessa partícula e sua velocidade quando esta se encontra no ponto P da figura. Determine o sinal da carga dessa partícula. Justifi-b) que sua resposta. (Efei) Um feixe bastante rarefeito, constituído de di-10. ferentes partículas, todas com a mesma velocidade, penetra numa região onde há um campo magnético, perpendicularmente ao campo. Na figura estão repre- sentadas várias trajetórias que podem ser seguidas pelas partículas do feixe. O feixe é constituído de elétrons, nêutrons, dêutrons (1 próton e 1 nêutron), partículas alfa (2 prótons e 2 nêutrons) e pósitrons (massa igual à do elétron e carga também igual à do elétron, porém positiva). Associe cada partícula com sua possível órbita, preenchendo o quadro abaixo: Partículas Órbitas elétron nêutron dêutron alfa pósitron (UFRGS) Dois fios condutores retilíneos, paralelos e11. contidos no mesmo plano são percorridos por correntes elétricas de mesma intensidade e de sentidos opostos. Aumentando essa corrente elétrica em ambos os fios, o que ocorre com a intensidade do campo magnético na região que fica entre os dois fios e com a força de repulsão magnética entre esses fios, respectivamente: aumenta – aumenta.a) aumenta – diminui.b) permanece constante – permanece constante.c) permanece constante – diminui.d) diminui – aumenta.e) (AFA) Sabe-se que um condutor percorrido por uma12. corrente elétrica pode sofrer o efeito de uma força mag- nética devido ao campo magnético uniforme em que o condutor estiver inserido. Nessas condições, pode-se afirmar que a força magnética: 11 atuará sempre de modo a atrair o condutor para aa) fonte do campo magnético. atuará sempre de modo a afastar o condutor dab) fonte do campo magnético. será máxima quando o ângulo entre a direção doc) condutor e o vetor B for 900. será sempre paralela à direção do condutor e o seud) sentido será o da movimentação das cargas nega- tivas. (Fuvest)13. Um circuito é formado por dois fios muitos longos, retilíneos e paralelos, ligados a um gerador de corrente contínua como mostra a figura a seguir. O cir- cuito é percorrido por uma corrente constante I. Pode-se afirmar que a força de origem magnética que um trecho retilíneo exerce sobre o outro é: nula.a) atrativa e proporcional a i.b) atrativa e proporcional a ic) 2. repulsiva e proporcional a i.d) repulsiva e proporcional a ie) 2. (PUC-SP) Dois condutores retos, extensos e paralelos.14. estão separados por uma distância d=2,0cm e são per- corridos por correntes elétricas de intensidades i1=1,0A e i2=2,0A, com os sentidos indicados na figura a seguir. (Dados: Permeabilidade magnética do vácuo = 4π . 10-7T.m/A.) Se os condutores estão situados no vácuo, a força magnética entre eles, por unidade de comprimento, no Sistema Internacional, tem intensidade de: 2 . 10a) -5 , sendo de repulsão. 2 . 10b) -5 , sendo de atração. 2c) π . 10-5 , sendo de atração. 2d) π . 10-5 , sendo de repulsão. 4e) π . 10-5 , sendo de atração. (UFMG)15. Dois fios paralelos, percorridos por correntes elétricas de intensidades diferentes, estão se repelindo. Com relação às correntes nos fios e às forças magnéticas com que um fio repele o outro, é correto afirmar que: as correntes têm o mesmo sentido e as forças têma) módulos iguais. as correntes têm sentidos contrários e as forçasb) têm módulos iguais. as correntes têm o mesmo sentido e as forças têmc) módulos diferentes. as correntes têm sentidos contrários e as forçasd) têm módulos diferentes. (UFPE) Três longos fios paralelos, de tamanhos iguais e16. espessuras desprezíveis, estão dispostos como mostra a figura e transportam correntes iguais e de mesmo sentido. Se as forças exercidas pelo fio 1 sobre o fio 2 e o fio 3 forem representadas por F12 e F13, respectivamente, qual o valor da razão F12/ F13? (UFGO) Uma mola de constante elástica k = 40N/m17. acha-se presa a uma parede. A outra extremidade é amarrada ao centro de um condutor de comprimento = 20cm. O sistema mola-condutor está num plano horizon- tal, liso, perpendicular a um campo magnético uniforme, apontando para fora, conforme a figura abaixo. Para uma corrente de 8A e um campo B de intensidade de 0,25T, determine: a força que atua no condutor;a) a deformação sofrida pela mola.b) (PUC-SP) Qual deve ser a intensidade da corrente 18. I para que o fio da figura (de 0,2kg de massa e 2m de comprimento) possa manter-se suspenso em repouso no campo magnético B , sem a ajuda das molas? (Dados: B = 1T; g = 10m/s2). 12 (UFMG) A corrente elétrica induzida em uma espira 19. circular será: nula, quando o fluxo magnético que atravessa a es-a) pira for constante. inversamente proporcional à variação do fluxo mag-b) nético com o tempo. no mesmo sentido da variação do fluxo magnético.c) tanto maior quanto maior for a resistência da espira.d) sempre a mesma, qualquer que seja a resistênciae) da espira. (Faap) Num condutor fechado, colocado em um campo20. magnético, a superfície determinada pelo condutor é atravessada por um fluxo magnético. Se por um motivo qualquer o fluxo variar, ocorrerá: o curto-circuito.a) interrupção da corrente.b) o surgimento de corrente elétrica no condutor.c) a magnetização permanente do condutor.d) extinção do campo magnético.e) (Fuvest) Um ímã, preso a um carrinho, desloca-se com21. velocidade constante ao longo de um trilho horizontal. Envolvendo o trilho há uma espira metálica, como mostra a figura. Pode-se afirmar que, na espira, a corrente elétrica: é sempre nula.a) existe somente quando o ímã se aproxima da es-b) pira. existe somente quando o ímã está dentro da es-c) pira. existe somente quando o ímã se afasta da espira.d) existe somente quando o ímã se aproxima ou see) afasta da espira. (UFRS) O gráfico registra o fluxo magnético através de22. um anel metálico ao longo de 5s. Em quais dos intervalos de tempo relacionados (em segundos) surgirá no anel uma corrente elétrica induzida? somente em (1, 2).a) somente em (0, 1) e (2, 3).b) somente em (0, 1)e (4, 5).c) somente em (0, 1), (1,2) e (4, 5).d) somente em (0, 1), (2,3 ), (3, 4) e (4, 5).e) (U23. nesp) Assinale a alternativa que indica um dispositivo ou componente que só pode funcionar com corrente elétrica alternada ou, em outras palavras, que é inútil quando percorrido por corrente contínua. Lâmpada incandescente.a) Fusível.b) Eletroímã.c) Resistor.d) Transformador.e) (PUC-SP) Um ímã em forma de barra cai atravessando24. uma espira condutora, fixa num plano horizontal, como mostra a figura. Para um observador O que olha de cima, a corrente induzida na espira: tem sempre sentido anti-horário.a) tem sempre sentido horário.b) 13 tem sentido horário antes que o ímã a atravesse ec) anti-horário depois. tem sentido anti-horário antes que o ímã a atraves-d) se e horário depois. é nula.e) (UFSC) A figura abaixo representa um condutor colo-25. cado sob a ação de um campo magnético constante, com uma barra metálica apoiada sobre o condutor deslocando-se com velocidade v. Dadas as afirmativas: O módulo do fluxo magnético no interior da espiraI. ACDE está diminuindo. A corrente induzida circula na espira no sentido anti-II. -horário. A força que atua na barra é perpendicular à veloci-III. dade. Estão corretas: somente I.a) somente II.b) somente III.c) duas delas.d) todas.e) (UFRGS) Selecione a alternativa que preenche corre-26. tamente as lacunas no texto abaixo. Materiais com propriedades magnéticas especiais têm papel muito importante na tecnologia moderna. Entre inúmeras aplicações, podemos mencionar a gravação e a leitura magnéticas, usadas em fitas magnéticas e discos de computadores. A ideia básica na qual se fundamenta a leitura magnética é a seguinte: variações nas intensidades de campos , produzidos pela fita ou pelo disco em movimento, induzem em uma bobina existente no cabeçote de leitura, dando origem a sinais que são depois amplificados. Magnéticos – magnetização.a) Magnéticos – correntes elétricas.b) Elétricos – correntes elétricas.c) Elétricos – magnetização.d) Elétricos – cargas elétricas.e) (Unesp) Considere uma bobina suspensa por dois27. barbantes, e um ímã que pode se deslocar ao longo do eixo da bobina, como mostra a figura. Ao se aproximar dessa bobina qualquer um dos polos do ímã, verifica-se que a bobina é repelida pelo ímã. Se, por outro lado, o ímã já estiver próximo da bobina e for afastado rapidamente, a bobina será atraída pelo ímã. Os resultados descritos são explicados, fundamentalmente, pela: Lei de Ampère.a) Lei de Coulomb.b) Primeira Lei de Kirchhoff.c) Lei de Lenz.d) Lei de Ohm.e) (UFRJ) Um ímã permanente cai aceleradamente por28. ação da gravidade através de uma espira condutora circular fixa, mantida na posição horizontal como mostra a figura. O polo norte do ímã está dirigido para baixo e a trajetória do ímã é vertical e passa pelo centro da espira. Use a Lei de Faraday e mostre por meio de diagramas: o sentido da corrente induzida na espira no mo-a) mento ilustrado na figura; a direção e o sentido da força resultante exercidab) sobre o ímã. (UFSCar) Uma partícula de massa m e carga q é acele-1. rada a partir do repouso, por uma diferença de potencial V. Em seguida, ingressa em uma região dotada de um 14 campo magnético constante B, perpendicular à direção da velocidade da partícula. O raio da órbita descrita pela partícula é dado por: r =a) 2 2 qV mB r =b) mV qB2 2 r =c) 2 2mV qB r =d) 2 2 mV qB r =e) 2 2qB mV (Fuvest) Em cada uma das regiões I, II e III da figura2. adiante existe ou um campo elétrico constante ± Ex na direção x ou um campo elétrico constante ± Ey na direção y ou um campo magnético constante ± Bz na direção z (perpendicular ao plano do papel). Quando uma carga positiva q é abandonada no ponto P da região I, ela é acelerada uniformemente, mantendo uma trajetória retilínea, até atingir a região II. Ao penetrar na região II, a carga passa a descrever uma trajetória circular de raio R e o módulo da sua velocidade permanece constante. Finalmente, ao penetrar na região III, percorre uma trajetória parabólica até sair dessa região. A tabela abaixo indica algumas configurações possíveis dos campos nas três regiões. Configuração de campo A B C D E Região I Ex Ex Bz Ex Ex Região II Bz Ey Ey Ey Bz Região III Ey Bz Ex -Ex -Ex A única configuração dos campos, compatível com a trajetória da carga, é aquela descrita em: Aa) Bb) Cc) Dd) Ee) (S.3. Casa-MED) Numa região, o campo magnético B é uniforme e ortogonal ao campo elétrico E , também uni- forme. Nessa região, um feixe de elétrons com velocidade v , ortogonal a B e a E , fica sujeito às forças magnéticas Fm e elétrica. Considerando todas as grandezas no sis- tema internacional de unidades, Fm e Fe serão iguais ao módulo se a razão E B for igual a: 1a) 2b) 1 v c) vd) ve) 2 (UFRN) Na figura abaixo são apresentadas três traje-4. tórias para uma partícula de massa m, velocidade v e carga +q, ao penetrar numa região na qual existe um campo magnético B, perpendicular ao plano da folha e, apontando para cima. Qual das alternativas é correta? B I III II m v+q A partícula segue a trajetória I e sai da região a umaa) distância x = mv qB . A partícula segue a trajetória II, sem se desviar.b) A partícula segue a trajetória III e sai da região ac) uma distância x = 2mv qB . A partícula segue a trajetória III e sai da região ad) uma distância x = mv qB . A partícula segue a trajetória I e sai da região a umae) distância x = 2mv qB . (Ufop) Um feixe de elétrons em um tubo de raios ca-5. tódicos propaga-se horizontalmente, projetando-se no centro O da tela do tubo. Estabelecem-se, no interior do tubo, um campo magnético ( B ), vertical, de baixo para cima, e um campo elétrico ( E ), vertical, de cima para baixo (veja a figura abaixo). Nessas condições, podemos afirmar que o feixe de elétrons se desvia para: 15 O um ponto na região 1.a) um ponto na região 2.b) um ponto ao longo da linha OC.c) um ponto da linha AO.d) um ponto da região 4.e) (UFV) Uma câmara de bolhas é representada na6. f igura abaixo, com campo magnético perpendi- cular à folha deste papel e orientado para fora desta. Uma partícula com carga positiva é então introduzida na câmara da bolha, com velocida- de v, perpendicularmente a B.(Dados: B = 1,0T; v = 3 . 103 m/s; q = 3,2 . 10-19C.) Represente na figura acima o vetor força magnéticaa) que atua na partícula. Calcule a intensidade dessa força.b) (ITA) Uma partícula, de carga elétrica q e massa m,7. realiza um movimento circular uniforme sob a ação de um campo de indução magnético uniforme. Calcular o período do movimento: T = 2a) π qB m/ T = 2b) π mB q/ T = 2c) π q mB/ T = 2d) π m qB/ T = 2e) πm/qB (UFRJ) A figura representa uma partícula de massa m8. e carga q inicialmente em movimento retilíneo uniforme, paralelo ao eixo OY, com velocidade v0 de módulo igual a 1,0 . 106m/s. A partícula incide numa região onde há um campo magnético uniforme B de módulo igual a 0,50T. Ao emergir desta região, seu movimento volta a ser retilíneo uniforme, paralelo ao eixo OX, com velocidade v . Dê o sinal da carga q. Justifique sua resposta.a) Calcule o módulo da razão q/m.b) (Fuvest) Ao penetrar numa região com campo magné-9. tico uniforme B , perpendicular ao plano do papel, uma partícula de massa m e carga elétrica q descreve uma trajetória circular, de raio R, conforme indica a figura. Qual o trabalho realizado pela força magnética quea) age sobre a partícula no trecho AC da trajetória cir- cular? Calcule a velocidade v da partícula em funçãob) de B, R, m e q. (Unicamp) A figura 1 representa as trajetórias descritas10. por três partículas com cargas Q1, Q2 e Q3 que penetram, com a mesma velocidade v 0 numa região de campo magnético uniforme B perpendicular ao plano do papel e entrando nele. 1 Determine o sinal de cada carga.a) Que trajetórias as partículas consideradasno itemb) anterior descreveriam se fossem lançadas, também com velocidade v0, numa região de campo elétrico uniforme gerado por duas placas paralelas carrega- das (figura 2)? Redesenhe a figura 2 e esboce nela as trajetórias das partículas. 16 (IME) Uma partícula de massa 11. m e carga q viaja a uma velocidade v até atingir perpendicularmente uma região sujeita a um campo magnético uniforme B. d Desprezando o efeito gravitacional e levando em conta apenas a força magnética, determine a faixa de valores de B para que a partícula se choque com o anteparo de comprimento h, localizado a uma distância d do ponto onde a partícula começou a sofrer o efeito do campo magnético. (PUCRS) Dois longos fios condutores retilíneos e para-12. lelos, percorridos por correntes de mesma intensidade, atraem-se magneticamente com força F. Duplicando a intensidade da corrente em cada um deles e a distância de separação dos condutores, a intensidade da força magnética que atua entre eles ficará: 4Fa) 3Fb) 2Fc) F/2d) F/4e) (Unesp) Um fio metálico AB, suspenso por dois fios13. verticais, condutores e flexíveis, é colocado próximo e paralelamente a um fio longo pelo qual passa a corrente elétrica i, no sentido indicado na figura. O fio longo e o fio AB estão no mesmo plano horizontal. Utilizando essa montagem, um professor pretende realizar duas experiências, I e II. Na experiência I, fará passar uma corrente pelo fio AB, no sentido de A para B. Na experiência II, fará passar a corrente no sentido contrário. Nessas condições, espera-se que a distância entre o fio longo e o fio AB: permaneça inalterada, tanto na experiência I comoa) na experiência II. aumente na experiência I e diminua na experiência II.b) aumente, tanto na experiência I como na experiência II.c) diminua, tanto na experiência I como na experiência II.d) diminua na experiência I e aumente na experiência II.e) (ITA) Uma barra metálica de comprimento L = 50,0cm14. faz contato com um circuito, fechando-o. A área do circuito é perpendicular ao campo de indução magné- tica uniforme B. A resistência do circuito é R = 3,00Ω, sendo de 3,75 . 10-3N a intensidade da força constante aplicada à barra, para mantê-la em movimento unifor- me com velocidade v = 2,00m/s. Nessas condições, o módulo de B é: 0,300Ta) 0,225Tb) 0,200Tc) 0,150Td) 0,100Te) (UFGO) Um fio condutor de 1,0m de comprimento e15. horizontal conduz uma corrente de 10,0A. O fio está colocado perpendicularmente a um campo magnético de intensidade B = 0,5 T tal que a força que o campo exerça no fio seja vertical e dirigida para cima. Qual deve ser a massa do fio para que ele flutuea) no vácuo? Se a massa do fio fosse reduzida à metade, manten-b) do todos os outros dados e condições, qual seria a aceleração desse fio? (Considere g = 10,0m/s2). (UFPE) Um segmento de fio reto, de densidade linear16. 7 . 10-2kg/m, encontra-se em repouso sobre uma mesa, na presença de um campo magnético horizontal, unifor- me, perpendicular ao fio e de módulo 20T. Determine a maior corrente, em mA, que pode passar no fio, sem que o fio perca contato com a mesa. (UFRRJ) Dois condutores metálicos homogêneos (1)17. e (2) retos e extensos são colocados em paralelo. Os condutores são percorridos por correntes elétricas de mesma intensidade. 17 A partir das informações acima, responda às perguntas propostas: Em que condição a força magnética entre os con-a) dutores será de atração? Em que condição a força magnética entre os con-b) dutores será de repulsão? (UFRGS) Uma das maneiras de se obter o valor de um18. campo magnético uniforme é colocar um fio condutor perpendicularmente às linhas de indução e medir a força que atua sobre o fio para cada valor da corrente que o percorre. Em uma dessas experiências, utilizando-se um fio de 0,1m, obtiveram-se dados que permitiram a construção do gráfico abaixo, onde F é a intensidade da força magnética e i a corrente elétrica. Determine a intensidade do vetor campo magnético. (Unicamp) Um fio condutor rígido de 200g e 20cm de19. comprimento é ligado ao restante do circuito através de contatos deslizantes sem atrito, como mostra a figura a seguir. O plano da figura é vertical. Inicialmente a chave está aberta. O fio condutor é preso a um dina- mômetro e se encontra em uma região com campo magnético de 1,0T, entrando perpendicularmente ao plano da figura. Calcule a força medida pelo dinamômetro com aa) chave aberta, estando o fio em equilíbrio. Determine a direção e a intensidade da correnteb) elétrica no circuito após o fechamento da chave, sabendo-se que o dinamômetro passa a indicar leitura zero. Calcule a tensão da bateria sabendo-se que a re-c) sistência total do circuito é de 6,0Ω. X X X X X X X X X X X X bateria chave condutor rígido contato A contato B dinamômetro d) (UFV) Próximo a um fio percorrido por uma corrente20. i são colocadas três espiras A, B e C, como mostra a figura a seguir. i C A B Se a corrente no fio aumenta com o tempo, pode-se afirmar que o sentido da corrente induzida nas espiras A, B e C, respectivamente, é: anti-horário, anti-horário e horário.a) anti-horário, anti-horário e anti-horário.b) horário, horário e anti-horário.c) anti-horário, horário e anti-horário.d) horário, horário e horário.e) (Fuvest) Duas espiras de fios metálicos iguais foram21. montadas próximas uma da outra e paralelas. Na primeira espira, estava ligada uma fonte de tensão variável e, na segunda, um amperímetro. O gráfico abaixo mostra como se fez variar a corrente (i) na primeira espira em função do tempo (t). 18 Qual dos seguintes gráficos melhor representa a corrente induzida na segunda espira em função do tempo? a) b) c) d) e) (UFJF) Um dispositivo usado para medir velocidade de22. bicicletas é composto por um pequeno ímã preso a um dos raios da roda e uma bobina fixa no garfo. Esta é liga- da por fios condutores a um mostrador preso ao guidom, conforme representado na figura a seguir. A cada giro da roda, o ímã passa próximo à bobina, gerando um pulso de corrente que é detectado e processado pelo mostrador. Assinale, entre as alternativas a seguir, a que explica a geração deste pulso de corrente na bobina. A passagem do ímã próximo à bobina produz umaa) variação do fluxo do campo magnético na bobina que, de acordo com a lei de Faraday-Lenz, gera o pulso de corrente. Por estar em movimento circular, o ímã está ace-b) lerado, emitindo raios X, que são detectados pela bobina, gerando o pulso de corrente. Na passagem do ímã próximo à bobina, devido à Leic) de Coulomb, elétrons são emitidos pelo ímã e absor- vidos pela bobina, gerando o pulso de corrente. A passagem do ímã próximo à bobina produz umad) variação do fluxo do campo elétrico na bobina que, de acordo com a lei de Ampère, gera o pulso de corrente. Devido à Lei de Ohm, a passagem do ímã próximoe) à bobina altera sua resistência, gerando o pulso de corrente. (UFMG) Um anel metálico rola sobre uma mesa, pas-23. sando, sucessivamente, pelas posições P, Q, R e S, como representado nesta figura: Na região indicada pela parte sombreada na figura, existe um campo magnético uniforme, perpendicular ao plano do anel, representado pelo símbolo B. A corrente induzida no anel: é nula apenas em R e tem sentidos opostos em Qa) e em S. tem o mesmo sentido em Q, em R e em S.b) é nula apenas em R e tem o mesmo sentido em Qc) e em S. tem o mesmo sentido em Q e em S e sentido opos-d) to em R. (Unesp) O gráfico abaixo mostra como varia com o24. tempo o fluxo magnético através de cada espira de uma bobina de 400 espiras, que foram enroladas próximas umas das outras para se ter garantia de que todas seriam atravessadas pelo mesmo fluxo. Calcule o módulo da femi na bobina, nos seguintes intervalos de tempo: de t = 0,1s a t = 0,3s;a) de t = 0 a t = 0,1s;b) de t = 0,3s a t = 0,4s;c) (Faap) Uma espira quadrada, de 8cm de lado, é perpen-25. dicular a um campo magnético de intensidade 0,005T. 19 Calcule o fluxo magnético através da espira.a) Se ocampo cair a zero em 0,1s, qual será a femib) média na espira nesse intervalo de tempo? (ITA) Uma espira em forma de U está ligada a um con-26. dutor móvel AB. Este conjunto é submetido a um campo de indução magnética B = 4,0T, perpendicular ao papel e dirigido para dentro dele. Conforme mostra a figura, a largura de U é de 2,0cm. Determine a tensão induzida e o sentido da corrente, sabendo que a velocidade de AB é de 20cm/s. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 1,6V e a corrente tem sentido horário.a) 1,6V e a corrente tem sentido anti-horário.b) 0,16V e a corrente tem sentido horário.c) 0,016V e a corrente tem sentido anti-horário.d) 0,016V e a corrente tem sentido horário.e) (Unicamp) Uma espira metálica, deslocando-se em27. translação retilínea, da posição A à posição D, encontra uma região do campo magnético uniforme, perpendicu- lar ao plano do papel e penetrando nele. Em que partes do percurso aparece uma correntea) elétrica na espira? Qual é o sentido da corrente nestas partes? Justifi-b) que as respostas. (UFPE) O gráfico mostra a dependência com o tempo28. de um campo magnético espacialmente uniforme que atravessa uma espira quadrada de 10cm de lado. Sabe-se que a resistência elétrica do fio, do qual é formada a espira, é 0,2Ohm. Calcule a corrente elétrica induzida na espira, em mA, entre os instantes t = 0 e t = 2,0s. (UERJ) O motorista dá a partida no carro para iniciar sua29. viagem. O sistema de ignição do carro possui um conjunto de velas ligadas aos terminais de uma bobina de 30 000 espiras circulares. O diâmetro médio das espiras é igual a 4cm. Este sistema, quando acionado, produz uma variação do campo magnético, B , de 103 T/s na bobina, sendo o campo B perpendicular ao plano das espiras. Estabeleça o módulo da tensão resultante entre os terminais da bobina quando o sistema de ignição é acionado. (IME) Aplica-se um campo de indução magnética uni-30. forme B , perpendicularmente ao plano de uma espira circular de área 0,5m2 como mostra a figura I. O vetor B varia com o tempo segundo o gráfico da figura II. Esboce o gráfico da femi como função do tempo, adotando como positiva a força eletromotriz que coincide com o sentido horário e negativa a que coincide com o sentido anti-horário, supondo a espira vista de cima. 20 A1. A2. B3. E4. B5. A força mantém-se perpendicular a trajetória, logo, o trabalho é nulo. D6. B7. E8. 9. O sinal é positivo. Regra do tapa.a) V P F b) Aplicando a regra do tapa, temos (3) e (4), com cargas10. positivas e a de menor massa com um raio de trajetória menor. A trajetória (5) é de uma partícula neutra. As partículas (1) e (2) possuem cargas negativas. Logo a ordem é (1), (5), (4), (4) e (3). A11. C12. E13. A14. B15. F16. 12 = i2 2 a e F13 = i 6 a Logo F12 F13 = 3. 17. F Bimag = = l 0 25,a) . 8 . 0,20 = 0,4N Fel =b) k x ⇒ Dx = 0,01m Para o equilíbrio18. F agµ = P substituindo: lBi mg= 1 . i . 2 = 0,2 . 10 i = 1A. A19. 21 C20. E21. E22. E23. D24. D25. B26. D27. 28. Sentido anti-horário, visto de cima da espira.a) A força resultante tem a direção vertical e o sentidob) para baixo, sendo menor que o peso. S N FMAG P FR = P – FMAG Bmáx . Bmáx . Bmáx . iIND iIND D1. E2. D3. E4. A5. 6. Aplicando a regra do tapa:a) V Fmag Θ B F qvBmag = = 3 2,b) . 10 -9 . 3 . 103. 1 = 9,6 . 10-16N. E7. Aplicando a regra do tapa: q < 0.a) F FMAG c=b) qvB = mv R 2 q m v BR = q m = 1 . 10 6 0,5 . 0,2 . 10-2 e q m = 10 6 10-3 = 109c/kg. 9. A força magnética é perpendicular à trajeta) ória, logo o trabalho realizado é nulo. Temos Fb) c = FMAG mv R qvB 2 = qvB v = qBR m 10. Aplicando a regra do Tapa, temosa) Q1 > 0, Q2 < 0 e Q3 < 0 Observando o item anterior:b) + + + + + - - - - - - x x (1) (3)(2) + + + + + - - - - - - x x (1) (3)(2) Temos F11. c = FMAG mv R 2 = qvB B = mv qR . Para Bmáx ., pela figura: h d V D = 2R Bmáx . = mv q d 2 Bmáx . = 2mv qd Para BMín ., pela figura: h d R d h = −2 R = h d d 2 2 2 + BMín . = mv h2 + d2 2dq 2 2 2 mvd q h d( )+ = BMín . Logo: 2 2 2 mvd q h d( )+ < B < 2mv qd . C12. E13. D14. 15. No caso temosa) FMg P=MAG , como: FMAGFMg Bi sen= l θ fica: Bi⇒ = mg ⇒ 0,5 . 10 . 1 = m . b m = 0,50 kg. Temos no caso a força resultante de:b) FR = 5 – 2,5 = 2,5N 22 e a = s r F m mR = =2 5 0 25 10 2 , , / . No caso temos16. FMg P=MAG , como: FMAGFMg Bi sen= l θ fica: Bi = mg i = mg BLl = 7 10 10 20 2. .− = 3,5 . 10-2A = 35mA. 17. Quando as correntes em (1) e (2) tiverem o mesmoa) sentido. Quando as correntes em (1) e (2) tiverem sentidosb) opostos. Observando o gráfico, 18. FMAG . 10 -3N para: i = 2A e = 0,1m. Como lF Biagµ = ⇒ 2 . 10-3 = B . 2 . 0,1 B T= −10 2 . 19. Como o sistema está em equilíbrio, a força regis-a) trada no dinamômetro é igual ao peso. FD = mg = 2,0N. Como a indicação no dinamômetro é zero, a for-b) ça magnética deve equilibrar a força peso e possui sentido oposto a mesma. Como são conhecidos os sentidos de B e F, determinamos o sentido de i, de A para B. F = P B . i . = P 1 . i . 0,2 = 2 i = 10 A. U = R . i = 6 . 10 = 60V.c) C20. E21. A22. A23. 24. Pelo gráfico o fluxo não varia de 0,1s a 0,3s.a) Se ∆φ = 0 ⇒ E IND = 0. Temos b) ∆φ = 0,001Wb e Dt = 0,1s. Aplicando IND =– n t ∆ ∆ φ = = – 4v, em módulo 4V. No caso:c) ∆φ = 0,001Wb e Dt = 0,4 – 0,3 = 0,1s e e IND = – n t ∆ ∆ φ = = 4V. 25. Temos: A = 64 . 10a) -4m2 e B = 5 . 10-3T e ⇒ = B . Acos ⇒ = 64 .10-4 . 5 . 10-3 = 3,2 . 10-5Wb eb) IND = – = 3,2 . 10 -4V D26. 27. Nos pontos B e C, quando a espira está entrandoa) ou saindo do campo magnético temos variação de linhas de campo pela área. Pela Lei de Lenz a corrente induzida cria um campob) magnético que se opõe à variação de fluxo que o provocou. Quando a espira está entrando, o fluxo aumenta, o que provoca uma corrente induzida no sentido anti-horário. Quando a espira está saindo o fluxo está diminuindo. Pela regra da mão direita a corrente induzida deve ter sentido horário. 25mA28. 37,7kV29. 30. 0 4 6 8 11 t(s) e(V) -10 2,5 10/3 23 sae-pre-vestibular-extensivo-fisica-cap-000 sae-pre-vestibular-extensivo-fisica-cap-028 EM_V_FIS_028
Compartilhar