Lista de Campo Magnetico_ Fio

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Lista de Campo Magnético: Fio
Prof. 
NOME
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SÉRIE TURMA
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Questão 1. Quais são as principais características do campo magnético gerado por um fio condutor?
(A) É indirecional e não depende da intensidade da corrente.
(B) É direcional e não depende da intensidade da corrente.
(C) Não é direcional e depende da intensidade da corrente.
(D) É mais intenso quanto menor for a resistência elétrica.
(E) É direcional, mas depende da intensidade da corrente.
Questão 2. A Lei de Biot-Savart é usada para calcular o campo magnético gerado por um fio condutor retilíneo quando percorrido por uma corrente elétrica. Qual dos seguintes parâmetros NÃO precisa ser conhecido para calcular a intensidade das linhas de força magnética produzidas pelo fio?
(A) Angulo formado entre os pontos analisados e o elementar infinitesimal considerado.
(B) Distância entre os pontos.
(C) Comprimento do elementar infinitesimal.
(D) Frequência da onda sonora emitida pelas linhas de força geradas pelas cargas em movimento uniforme em relação à origem das cargas consideradas.
(E) Intensidade da corrente elétrica no elementar infinitesimal considerado.
Questão 3. Um fio retilíneo tem um campo magnético associado a ele quando é percorrido por corrente elétrica. Quais são as principais características do campo magnético gerado por esse fio?
(A) O campo magnético possui intensidade maior na direção lateral à corrente elétrica.
(B) O campo magnético possui intensidade maior no sentido perpendicular à corrente elétrica.
(C) O campo magnético possui intensidade maior no sentido da corrente elétrica.
(D) O campo magnético é zero no sentido da corrente elétrica.
(E) O campo magnético é uniforme em todas as direções.
Questão 4. Um grupo de estudantes está realizando um experimento no laboratório de Física para investigar o campo magnético gerado por um fio retilíneo longo e isolado. Eles medem a corrente elétrica no fio e verificam que é constante e igual a 5 A. O fio é posicionado de forma que seu eixo esteja a 10 cm de distância de um detector de campo magnético. (a) Calcule o campo magnético gerado no ponto onde o detector está localizado. (b) Se a corrente no fio é duplicada, qual será o novo valor do campo magnético no ponto onde o detector está localizado? (c) Se a distância entre o fio e o detector aumenta para 20 cm, mantendo a corrente inicial, qual será o novo valor do campo magnético no ponto onde o detector está localizado?
Questão 5. Um fio reto e muito longo é percorrido por uma corrente elétrica de 10 A. Uma partícula de carga q = 2 µC e massa m = 20 mg é solta a uma distância de 5 cm do fio, em um plano perpendicular ao fio e ao campo gravitacional. Considerando a aceleração da gravidade como g = 10 m/s², calcule: (a) O módulo da força magnética resultante sobre a partícula. (b) A aceleração da partícula devido à força magnética. Dados adicionais: permeabilidade do vácuo μm = 4π x 10^-7 T m/A.
Gabarito:
Questão 1. E - O campo magnético gerado por um fio condutor tem duas características principais. Primeiro, é direcional, o que significa que tem uma direção específica, determinada pela regra da mão direita: se o polegar aponta na direção da corrente, os dedos indicam a direção do campo magnético. Segundo, a intensidade do campo magnético depende da intensidade da corrente que passa pelo fio. Quanto maior a corrente, mais forte é o campo magnético. Portanto, a alternativa correta é 'É direcional, mas depende da intensidade da corrente.'
Questão 2. D - A Lei de Biot-Savart é usada para calcular o campo magnético gerado por um fio condutor retilíneo. Ela leva em consideração o ângulo formado entre os pontos analisados e o elemento infinitesimal, a intensidade da corrente elétrica no elemento infinitesimal, o comprimento do elemento infinitesimal e a distância entre os pontos. No entanto, a frequência da onda sonora emitida pelas linhas de força geradas pelas cargas em movimento uniforme não é relevante para o cálculo do campo magnético. Isso porque o campo magnético é uma propriedade física que não depende de fenômenos acústicos, como a emissão de ondas sonoras.
Questão 3. C - Quando um fio é percorrido por uma corrente elétrica, ele gera um campo magnético ao seu redor. A direção desse campo magnético é sempre perpendicular ao fio, formando círculos ao redor dele. A intensidade do campo magnético é maior próximo ao fio e diminui à medida que nos afastamos dele. Portanto, a alternativa correta é que 'O campo magnético possui intensidade maior no sentido da corrente elétrica'. As outras alternativas estão erradas porque o campo magnético não é uniforme em todas as direções, não possui intensidade maior na direção lateral ou perpendicular à corrente elétrica e não é zero no sentido da corrente elétrica.
Questão 4. Para calcular o campo magnético gerado por um fio retilíneo longo e isolado, utilizamos a Lei de Biot-Savart. (a) Com a corrente elétrica de 5 A e a distância de 10 cm entre o fio e o detector, o campo magnético no ponto do detector é 2 x 10⁻⁵ T. (b) Se a corrente no fio é duplicada para 10 A, o novo valor do campo magnético no ponto do detector será 4 x 10⁻⁵ T. (c) Se a distância entre o fio e o detector aumenta para 20 cm, mantendo a corrente inicial de 5 A, o novo valor do campo magnético no ponto do detector será 1 x 10⁻⁵ T.
Questão 5. Passo 1: Calcular o campo magnético em um ponto a 5 cm do fio usando a lei de Biot-Savart. B = (μm x I) / (2π x r), onde μm é a permeabilidade do vácuo, I é a corrente e r é a distância do ponto ao fio. Substituindo os valores, obtemos B = (4π x 10^-7 T m/A x 10 A) / (2π x 0,05 m) = (4 x 10^-6 T) / (0,1 m) = 4 x 10^-5 T.
Passo 2: Calcular a força magnética sobre a partícula usando a equação F = q v B sen(θ), onde q é a carga da partícula, v é a velocidade da partícula, B é o campo magnético e θ é o ângulo entre v e B. Como v é perpendicular a B em um plano perpendicular ao fio, sen(θ) = 1. A velocidade da partícula no momento em que é solta é zero, pois não há nenhuma força agindo sobre ela nesse instante, então a força magnética inicial é zero.
Passo 3: A partir do momento que a partícula começa a se mover, a força magnética começa a agir, acelerando-a. A aceleração a é dada por F = m a, onde m é a massa da partícula. Substituindo os valores conhecidos, a = F / m. Como a força magnética é perpendicular à força gravitacional e ao plano perpendicular ao fio, a partícula vai acelerar em direção ao fio, mas a aceleração devido à força magnética será zero no início (quando a velocidade é zero) e aumentará conforme a velocidade da partícula aumenta, atingindo um valor máximo quando a força magnética for igual à força gravitacional. Para calcular o valor máximo da aceleração, precisaríamos saber a velocidade da partícula quando a força magnética é máxima, o que não é fornecido no enunciado. Portanto, a resposta para (b) é que a aceleração da partícula devido à força magnética não pode ser determinada sem mais informações sobre a dinâmica da partícula.
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