Livro Teórico Vol 4 - Física-091-093

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VOLUME 4 | CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias
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Campos e Habilidades do ENEM
HABILIDADE 20
Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partícu-
las, substâncias, objetos ou corpos celestes
HABILIDADE 16
Compreender o papel da evolução na produção de padrões, 
processos biológicos ou na organização taxonômica dos seres 
vivos.
EXEMPLO
O espectrômetro de massa de tempo de voo é um dispo-
sitivo utilizado para medir a massa de íons. Nele, um íon 
de carga elétrica q é lançado em uma região de campo 
magnético constante Bv descrevendo uma trajetória heli-
coidal, conforme a figura. Essa trajetória é formada pela 
composição de um movimento circular uniforme no plano 
yz e uma translação ao longo do eixo x .A vantagem desse 
dispositivo é que a velocidade angular do movimento heli-
coidal do íon é independente de sua velocidade inicial. O 
dispositivo então mede o tempo t de voo para N voltas do 
íon. Logo, com base nos valores q, B, N e t pode-se deter-
minar a massa do íon.
A massa do íon medida por esse dispositivo será
a) 2 N
qBt
r
 
b) N
qBt
r
 
c) 
N
2qBt
r
 
d) N
qBt 
e) N
2qBt 
Campos e Habilidades do ENEM
COMENTÁRIO
⟶⟶ O raio da órbita da partícula é dado por:
Fmag = Fcp
qBv = mv
2
R
E o seu período:
V= 2πR
 T
V=2π
v
 . mv
qB
V= 
2πm
qB
Como o íon descreve N voltas num tempo t vem:
t= TN = 
2πmn
qB
∴ m= qBt
2πN
RESPOSTA: ALTERNATIVA A
Física
92
M
apeando o saber
VOLUME 4 | CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias
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Indução Eletromagnética: 
Conceitos Iniciais
Competência(s): 1, 5 e 6
Habilidade(s): 2, 17 e 21
Aulas 43 e 44
1. Um pouco de história 
do eletromagnetismo 
A história do eletromagnetismo é marcada por des-
cobertas científicas importantes. No início do século XIX, 
Hans Christian Ørsted observou que uma corrente elétrica 
gera um campo magnético ao seu redor, estabelecendo 
a conexão entre eletricidade e magnetismo. André-Marie 
Ampère formulou a Lei de Ampère, que descreveu a rela-
ção entre correntes elétricas e campos magnéticos. Essas 
descobertas fundamentais abriram caminho para o estudo 
do eletromagnetismo como um campo científico distinto. 
Posteriormente, cientistas como Michael Faraday e 
James Clerk Maxwell ampliaram o conhecimento nessa 
área, desenvolvendo conceitos como indução eletromag-
nética e as equações de Maxwell, que unificaram as leis 
do eletromagnetismo. Essas descobertas revolucionaram a 
compreensão da relação entre eletricidade e magnetismo, 
levando ao desenvolvimento de tecnologias modernas e 
aplicações práticas.
A indução eletromagnética é a denominação do 
fenômeno de produção de corrente elétrica a partir do 
campo magnético. A corrente gerada a partir do campo 
magnético recebe a denominação de corrente induzi-
da. A descoberta de Faraday lhe valeu reconhecimento do 
mundo científico, que atribuiu a ele o título de “pai da 
indução eletromagnética”.
2. Indução eletromagnética 
Michael Faraday, um renomado cientista do século 
XIX, conduziu uma série de experimentos que revoluciona-
ram nosso entendimento sobre a relação entre eletricidade 
e magnetismo. Um de seus experimentos notáveis envol-
via o uso de solenoides e um galvanômetro sensível. Ao 
ligar e desligar a corrente elétrica em um solenoide próxi-
mo a outro solenoide conectado ao galvanômetro, Faraday 
observou uma corrente momentânea induzida no segundo 
solenoide. Essa descoberta levou à compreensão de que a 
variação do campo magnético resultante da mudança da 
corrente elétrica produzia uma corrente induzida.
Faraday também realizou experimentos substituindo 
um solenoide por um ímã. Ao movimentar o ímã em dire-
ção a um anel de metal, Faraday notou que uma corrente 
induzida era gerada no anel quando havia variação no fluxo 
magnético. Ao afastar o ímã do anel, a corrente induzida 
mudava de direção. No entanto, quando o ímã era mantido 
em repouso abaixo do anel, nenhuma corrente era induzida. 
Esses experimentos revelaram que a variação do cam-
po magnético era a chave para a indução eletromagnética. 
Nesse experimento, a aproximação do ímã aumentava o 
número de linhas do campo magnético que penetravam 
no anel, gerando corrente induzida. Analogamente, ao 
afastar o ímã, o número de linhas no anel diminuía, geran-
do corrente induzida da mesma forma.
Com esses experimentos e outros similares, Faraday 
concluiu que a corrente induzida no anel da espira 2 ocor-
ria apenas quando havia variação do fluxo magnético no 
anel. Essa observação levou à formulação da lei de Fara-
day para a indução eletromagnética.
A Lei de Lenz 
A Lei de Lenz é um princípio importante no campo da 
indução eletromagnética, formulado por Heinrich Lenz em 
1834. Essa lei estabelece que a corrente elétrica induzida 
em um circuito fechado sempre terá um sentido que se 
opõe à variação do fluxo magnético que a originou.
Em outras palavras, a Lei de Lenz afirma que a cor-
rente induzida em um circuito terá uma direção tal que 
o campo magnético gerado por essa corrente se oporá à 
variação do campo magnético original que a induziu. Essa 
oposição é uma manifestação do princípio de conservação 
de energia, pois a corrente induzida age para diminuir a 
mudança no fluxo magnético.
Por exemplo, se um campo magnético está diminuindo 
em magnitude em uma região próxima a um circuito, a Lei 
de Lenz prevê que uma corrente induzida fluirá no circuito 
em um sentido que criará um campo magnético no mesmo 
sentido ao campo original. Dessa forma, a corrente indu-
zida age para retardar a diminuição do campo magnético. 
Da mesma forma, se o campo magnético está aumentan-
do, a corrente induzida fluirá em um sentido que criará um 
campo magnético na mesma direção, mas sentido oposto, 
reduzindo a taxa de aumento do campo magnético.