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Página 1 - Prof Renato Brito EXERCÍCIOS DE TREINAMENTO Eletromagnetismo para AFA, EFOMM, Espcex Prof. Renato Brito 1. A CORRENTE ELÉTRICA É FONTE DE CAMPO MAGNÉTICO Em 1820, o dinamarquês Hans Christian Oersted (1777–1851), professor de Física da Universidade de Copenhague, mostrou experimentalmente que os fenômenos elétricos e os magnéticos não eram tão independentes como se supunha até então. Oersted descobriu que um fio percorrido por corrente elétrica, posto nas proximidades de uma bússola, era capaz de provocar desvio na agulha magnética. Estava comprovada, dessa maneira, a ligação existente entre eletricidade e magnetismo. As fotos a seguir ilustram a experiência de Oersted: A experiência descrita leva-nos a concluir que a corrente elétrica acrescenta propriedades de campo ao espaço à sua volta. Esse campo, capaz de atuar em agulhas imantadas, é, necessariamente, magnético. Cargas elétricas em movimento, ou seja, correntes elétricas, criam um campo magnético na região do espaço que as circunda. 2. Campo gerado por corrente retilínea As linhas de indução do campo magnético gerado por um condutor retilíneo de comprimento infinito são circunferências dispostas em planos perpendiculares ao condutor, com centros neste, cujos sentidos são dados pela regra da mão direita envolvente. Para aplicar essa regra, segura-se o fio com a mão direita, de modo que o dedo polegar aponte no sentido da corrente elétrica i. Os outros dedos darão, automaticamente, o sentido das linhas de indução. Linhas de indução. O vetor B é, em cada ponto. tangente à linha de indução e de mesmo sentido que ela. As figuras abaixo mostram bússolas se alinhando ao vetor indução B gerado pela corrente elétrica no fio retilíneo. Como o vetor B é tangente à linha de indução em cada ponto dessa linha, a bússola também se posicionará dessa forma (tangenciando a linha em cada ponto), apontando no mesmo sentido da linha de indução B. Na figura, temos um trecho de um condutor retilíneo de comprimento infinito e representamos também uma das linhas de indução do campo gerado por esse condutor. Qualquer ponto dessa linha dista r do condutor. A intensidade desse campo magnético B depende da intensidade da corrente elétrica i que percorre o fio e da distância r entre “o medidor de campo” e o fio. A expressão que calcula esse campo é: r2 i B = (campo B gerado por uma corrente retilínea) Página 2 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) A grandeza denomina-se permeabilidade absoluta do meio em que o campo magnético está se propagando No vácuo, por exemplo, o seu valor (em unidades SI) é = 4 x 10−7 T.m/A. 3 - Campo gerado por corrente circular (espira circular) Conforme vimos anteriormente, uma corrente elétrica causa campo magnético em torno de si. Uma corrente elétrica num fio retilíneo produz um campo magnético ao seu redor cujas linhas de campo lembram “pulseiras ao redor de um braço” ou “argolas envolvendo a corrente elétrica. Mas, e se dobrássemos esse fio para que ele assuma uma forma circular, a chamada espira circular, como esse campo magnético “de argolas” se comportaria ? Veja a figura a seguir: Note que as linhas do campo magnético B parecem “pulseiras no braço da corrente elétrica”. As linhas do campo magnético são sempre curvas fechadas envolvendo a corrente elétrica i “fonte desse campo”. elas são curvas fechadas que envolvem a corrente elétrica que A intensidade desse campo magnético no centro de uma espira circular de raio r, percorrida por uma corrente elétrica de intensidade i, é dada ela expressão: R2 i B = (campo B gerado por uma corrente circular no centro da circunferência) Sentido das linhas de campo: O sentido das linhas de indução continua dado pela regra da mão direita envolvente. Observemos que, no centro da espira, o vetor indução é perpendicular ao plano definido por ela. Um enrolamento condutor cilíndrico constituído de n espiras, onde a espessura é bem menor que o diâmetro 2R, denomina-se bobina chata. Página 3 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) Esse nome deve-se ao fato de que essas bobinas apresentam raio R muito maior que sua espessura e, como sugere a figura acima. O vetor indução magnética, no centro da bobina, tem módulo dado por: R2 in B = (campo magnético no centro de uma bobina chata) Polos magnéticos da espira: Recordemos que, externamente aos ímãs, as linhas de indução orientam-se do polo norte para o polo sul. De maneira análoga, podemos atribuir às espiras uma face norte e outra sul. Em todos os casos, as linhas de indução vão, externamente, do norte para o sul. Para saber qual das faces da espira representa o seu polo norte magnético ou sul magnético, basta recordar que as linhas do campo magnético B, fora do ímã, sempre “caminham no noooorte para o suuul, que neeem os nordestinos da seca, à procura de uma vida melhor” ☺ ! A face da qual as linhas estão “saindo” será o seu polo norte N, e vice-versa. A existência de polos magnéticos numa espira pode ser facilmente comprovada experimentalmente. Basta, para isso, dispor de um pedaço de fio de cobre bem flexível, uma pilha de lanterna e um bom ímã. Fazendo a experiência, observamos que, se um polo do ímã atrai uma face da espira, o outro polo repele essa mesma face. O polo norte do ímã atrai a face sul da espira. O polo sul do ímã repele a face sul da espira. 4 - Campo Magnético gerado por um solenoide O solenoide é muito semelhante a uma bobina. Entretanto, ao contrário da bobina chata, o solenoide poderia ser chamado de bobina longa visto que o seu comprimento L deve ser bem maior que o seu raio R. Veja, a seguir, a representação das linhas de indução do campo magnético gerado por essa bobina longa: Observemos que, no interior do solenoide, em pontos não muito próximos do fio condutor ou das extremidades, as linhas de indução Página 4 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) são praticamente retas paralelas eqüiespaçadas. Isso significa que nesses locais o campo magnético é praticamente uniforme. Linhas de indução do campo magnético de um solenoide, obtidas com limalha de ferro. Consideremos um solenoide retilíneo compacto, onde as espiras encontram-se encostadas (evidentemente, o fio utilizado deve apresentar isolação). Se o comprimento do solenoide for pelo menos quatro vezes maior que seu diâmetro, o campo magnético em seu interior será sensivelmente uniforme, variando apenas em pontos bem próximos do fio condutor ou das extremidades. Seja n o número total de espiras e a permeabilidade absoluta do meio que preenche o interior do solenoide. O módulo do vetor indução na região interna de campo uniforme é calculado através da famosa expressão “B u n i L !!!!” a seguir : in. B = (campo uniforme B no interior de um solenoide) O quociente n é o número de espiras por unidade de comprimento do solenoide. 5 - Influência da permeabilidade magnética do meio Para os materiais não-ferromagnéticos, ou seja, para a grande maioria dos materiais, temos material vácuo . Em outras palavras, materiais como água, papel, madeira, vidro, chocolate, pano, “são vistos pelo campo magnético como se fossem vácuo”. Com relação aos materiais ferromagnéticos, porém, a situação é muito diferente. Suas permeabilidades são muito maiores, podendo chegar a 5 000 vezes maior que a do vácuo (no ferro), a 100.000 que a do vácuo (numa liga metálica chamada permalloy) e a 1.000.000 vezes maior que a do vácuo ( numa liga metálica chamada supermalloy). Por isso, se o interiorde um solenoide for preenchido com um bastão ferromagnético, a indução magnética B em seu interior se tornará muito maior do que se existisse, nesse local, outro material. Campo magnético B de “pequena intensidade” , quando o meio que preenche o interior do solenoide é vácuo. Campo magnético B de “grande intensidade” , quando o meio que preenche o interior do solenoide é ferro. A densidade de linhas ( No de linhas de campo por metro quadrado) revela o fato do campo ser mais intenso que antes) Mais uma vez, nas regiões externas, as linhas de indução orientam- se, como sempre, do polo norte para o polo sul. Observemos, ainda, que, nessas regiões, existe grande semelhança entre as linhas de indução do campo do solenoide e as do imã em forma de barra reta. 6 - Força Magnética Sobre Correntes Elétricas Consideremos um fio retilíneo, de comprimento L, percorrido por uma corrente i, colocado em um campo magnético em uma direção perpendicular ao vetor B, como mostra a figura 1. Sabemos que a corrente elétrica no fio pode ser considerada, para todos os efeitos, como sendo constituída por cargas positivas em movimento. Então, o campo magnético B atuará sobre estas cargas móveis, exercendo em cada uma a pequena força f. Usando a regra da mão direita, você poderá encontrar facilmente o sentido de f. Aplicando esta regra à situação mostrada na figura 1, você verificará que a força que atua em cada carga móvel da corrente tem o sentido ali indicado. Figura 1 - fio conduzindo corrente elétrica colocado em um campo magnético. Como consequência desta ação do campo magnético sobre as cargas que constituem a corrente, atuará sobre o condutor uma força F que nada mais é do que a resultante das forças f. Observe a força F também indicada na figura 1. A figura 2 apresenta uma experiência muito simples que ilustra a existência desta força magnética sobre o condutor: um fio metálico Página 5 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) CD, suspenso entre os polos de um ímã, ao ser percorrido por uma corrente, é deslocado lateralmente pela força magnética F. Observe que o sentido desta força pode ser determinado pela regra da mão direita, como está indicado na figura 2 (o dedo polegar – dedão - deve apontar no sentido da corrente convencional, isto é, no sentido do movimento das cargas positivas). Figura 2 - A regra da mão direita pode ser utilizada para determinar o sentido da força que atua sobre um fio que conduz uma corrente elétrica, colocado em um campo magnético. Entenda o raciocínio passo a passo: 1) Seja i a corrente elétrica que se move através desse fio. 2) A carga Q que atravessa uma secção transversal desse fio, num intervalo de tempo t vale Q = i.t. 3) Nesse intervalo de tempo t, essa carga que se move com velocidade v se estenderá através de um comprimento L tal que L = v.t. 4) Qual a força magnética que atuará sobre esse comprimento L de fio que contém uma carga total Q em seu interior, se movendo com velocidade v ? F = B.Q.v.sen = sen. t L ).t.i.(B = B.i.L.sen Portanto concluímos que: Se um fio retilíneo, de comprimento L, percorrido por uma corrente i, for colocado em um campo magnético uniforme B, sobre este fio atuará uma força magnética F dada por: F = B . i . L . sen onde é o ângulo formado entre o fio condutor e o vetor B (veja figura a seguir) . A força F é perpendicular ao fio e o seu sentido pode ser determinado pela regra da mão direita para cargas positvas, trocando-se q por i. Orientação da força magnética FM que age sobre uma corrente i imersa num campo magnético B. 7 - Aplicações de forças magnéticas agindo sobre correntes elétricas: A força que atua em um condutor percorrido por uma corrente, colocado em um campo magnético, é usada para fazer funcionar uma grande variedade de dispositivos elétricos, como galvanômetros (usado em instrumentos de medidas elétricas, como voltímetros e amperímetros), motores elétricos etc. Aplicação 1 – galvanômetros Observando o sentido da corrente i através da espira e o campo magnético do ímã orientado de N para S, a regra da mão direita mostra que o trecho CD da espira receberá uma força magnética para cima, ao passo que EG receberá uma força magnética para baixo. Figura 3 – uma espira percorrida por uma corrente elétrica i, colocada em um campo magnético tende a girar. Esse binário de forças faz a espirar tentar a girar no sentido horário. Adaptando uma mola de torção a essa espira, e enrolando essa espira num núcleo de ferro (para aumentar a sensibilidade), obtemos um dispositivo chamado galvanômetro, usado numa ampla variedade de medidores elétricos, como voltímetros e amperímetros. Figura 4 – uma espira percorrida por uma corrente elétrica i, colocada em um campo magnético tende a girar. Uma mola de torção sofrerá um deslocamento angular diretamente proporcional à corrente nessa bobina. Quanto maior a corrente elétrica i na espira do galvanômetro, maior será o binário de forças magnéticas tentando girar a bobina, maior Página 6 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) será o deslocamento angular dessa mola (de torção), registrado numa escala graduada. Aplicação 2 – motores elétricos Esse mesmo binário de forças girando uma espira também pode ser usado para fabricar um motor elétrico, como sugere a figura abaixo. Quando o ponto C faz contato com o ponto E, e G faz contato com E’, uma corrente elétrica faz o motor girar e o contato é desfeito até que a espira gire meia-volta, quando o ponto C encontrará o ponto E’ e o ponto G encontrará o ponto E. É fácil ver que, a cada contato dos pontos C e G com as “escovas” EE’, as forças magnéticas atuam na espira de modo a fazê-la continuar a girar sempre no mesmo sentido. Figura 5 – esquema simplificado de um motor de corrente contínua Devemos observar, na figura 5, que só há corrente na espira quando suas extremidades entram em contato com as escovas EE’ e, então, as forças magnéticas só impulsionam a espira nestes momentos. Para aumentar a potência dos motores, uma alternativa é usar escovas com contatos com formatos EE’ CG mais eficientes, como mostrados na figura acima. Outra alternativa é construir esses motores com vários conjuntos de espiras, como mostra a figura 6 (vista de frente do motor). Na posição mostrada na figura 5, as escovas estão em contato com as espiras I (de cada lado), percorridas pelas corrente i que estão entrando nessa pagina do lado esquerdo do cilindro e saindo i dessa página no lado direito do cilindro. Figura 6 – vista de frente de um motor de corrente contínua otimizado Essas corrente elétricas sofrem a ação do campo magnético que aponta no sentido N→S, que exercerá forças magnéticas F e F, impulsionando o cilindro do motor no sentido indicado. Quando o cilindro girar 45o , as escovas que perderam o contato com o grupo de espiras I, passa a fazer contato com o grupo II, que recebem um impulso no mesmo sentido e assim por diante. Desta maneira, em um motor como esse, haverá maior continuidade em seu movimento de rotação. 8 - Forças magnéticas entre dois condutores retilíneos e paralelos A seguir trataremos de forças magnéticas trocadas entre correntes paralelas. Consideremos, inicialmente, o caso correntes de mesmo sentido. • Correntes de mesmo sentido Os fios atraem-se: as correntes possuem mesmo sentido A experiência mostra que correntes de mesmo sentido se atraem. Investiguemos porque isso acontece. Página 7 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) Figura 7 – força magnética de atração entre fios paralelos percorridos por correntesde mesmo sentido De dois longos fios retilíneos, consideremos dois trechos de mesmo comprimento , dispostos paralelamente um ao outro num meio de permeabilidade absoluta , conforme a figura 7. Se houver corrente elétrica em ambos, surgirá uma força magnética em cada um deles, pois um se submeterá ao campo magnético criado (exclusivamente) pelo outro, visto que o seu próprio campo não age sobre si mesmo. O condutor 1 cria o campo B1, que atua na corrente i2 fazendo surgir nela a força F (cuja orientação você pode encontrar agora pela regra da mão direita, tente agora mesmo, pela figura 7). O condutor 2, por sua vez, cria B2, que atua na corrente i1 causando-lhe a força – F (veja figura). Observemos, ainda, que, quando as correntes têm o mesmo sentido, as forças entre os condutores são de atração. O módulo da força F pode ser calculado a partir de qualquer um dos condutores. Por exemplo, tomemos o fio 1 como sendo o “causador do campo” e i2 a “vítima” desse campo. Como será o campo B1 que a corrente i1 causa a uma distância r dela, no local do espaço em que se encontra o fio 2 ? Ora, pela regra da mão direita, B1 será perpendicular ao plano da página, entrando nela e seu módulo será: r2 i B 1 1 = Finalmente, quanto valerá a força magnética F que o campo B1 aplica no fio de comprimento , percorrido pela corrente “vítima” i2 ? F = ( B atacando).( i vítima). . sen F = (B1).( i2) . . sen 90º = B1 i2 = .i. r2 i 2 1 r2 ii F 21 = (força magnética entre correntes elétricas paralelas) Finalmente, como será a orientação dessa força magnética F que o campo B1 aplica na corrente “vítima” i2 perpendicular a esse campo ? Ora, pela regra da mão direita, vemos que o campo B1 está entrando nessa página B1, e sua vítima i2 aponta para o alto dessa página (veja figura 7), portanto a força magnética F sobre a corrente i2 apontará para a esquerda F atrativa. Um raciocínio análogo, agora admitindo que i2 é a fonte de um campo B2 (veja figura 7) que agirá sobre a corrente i1 , mostrará que a força magnética – F aponta para a direita → sendo, portanto, atrativa, como era de se esperar. • Correntes de sentidos contrários A experiência mostra que correntes de sentidos opostos se repelem. Os fios repelem-se: as correntes possuem sentidos contrários. Neste caso, em que as correntes têm sentidos contrários, as forças entre os condutores são de repulsão e seu módulo é calculado pela mesma expressão deduzida para a situação anterior. Figura 8 – força magnética de atração entre fios paralelos percorridos por correntes de sentidos opostos A figura 8 mostra o campo B1 que a corrente i1 causa na corrente i2 , provocando nela uma força magnética para a direita → repulsiva, como pode ser verificado pela regra da mão direita. Faça isso agora ! Página 8 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) Figura 9 - Interação magnética entre dois fios retilíneos e paralelos, percorridos por correntes de mesmo sentido. O campo magnético representado na figura é o resultado da superposição dos campos magnéticos individuais gerador por cada corrente elétrica. Ou seja, essa figura ilustra o campo magnético resultante nas proximidades desse par de correntes. A força magnética entre elas é atrativa. Curiosamente, o desenho das linhas de campo sugere, de fato, uma atração entre essas correntes. Figura 10 - Interação magnética entre dois fios retilíneos e paralelos, percorridos por correntes de sentidos opostos. A força magnética entre elas é repulsiva. Curiosamente, olhando o desenho das linhas de campo, praticamente “vemos” as linhas de campo tentando aproximar as correntes, você vê isso ? A ideia de linhas de campo, proposta pelo genial livreiro, filho de engraxate, Michael Faraday, foi realmente incrível, uma forma realmente intuitiva de visualizar o abstrato, o campo. A figura 8 também mostra o campo B2 que a corrente i2 causa na corrente i1 , provocando nela uma força magnética − F para a esquerda repulsiva, como pode ser verificado pela regra da mão direita. Faça isso agora ! 9 - A definição do ampère A definição da unidade ampère (símbolo A), de intensidade de corrente elétrica, é dada no Eletromagnetismo. Para isso, consideremos dois condutores no vácuo, separados pela distância de 1 metro e percorridos por correntes iguais, conforme a figura: As intensidade dessas correntes serão iguais a 1 A (um ampère) se surgir uma força magnética de intensidade igual a 2 . 10–7 N por metro de condutor: Um ampère é a intensidade de uma corrente elétrica constante que, mantida em dois condutores retilíneos, paralelos, de comprimento infinito e de área de seção transversal desprezível, situados no vácuo e separados pela distancia de um metro, provoca entre esses condutores uma força de intensidade igual a 2 x 10−7 N por metro de condutor. No sistema internacional, optou-se por definir a unidade de corrente ampère como unidade primitiva e a unidade de carga coulomb como unidade derivada, visto que, na prática, é operacionalmente muito mais fácil se medir 1 ampere que 1 coulomb em um laboratório, por exemplo. Página 9 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) Pensando em Classe Pensando em Classe Questão 01 (UFMG) Observe a figura. Um fio condutor, transportando uma corrente contínua de grande intensidade, passa pelo centro de um cartão. A corrente tem o sentido indicado na figura. Indique a alternativa que melhor representa as linhas de indução do campo magnético criado pela corrente i no plano do cartão. a) b) c) d) Questão 02 (UFRS) A figura representa um condutor muito longo e reto, percorrido por uma corrente elétrica constante i, de A para B. Qual o sentido do campo magnético originado pela corrente no ponto P? a) 1 b) 2 c) 3 d) para fora da página e) para dentro da página Questão 03 Um fio muito longo, perpendicular ao plano do papel, é percorrido por uma forte corrente contínua. No plano do papel há uma bússola próxima ao fio. Qual é a configuração de equilíbrio das agulhas magnéticas que encontra-se incorreta ? i a) i b) i c) id) ie) Página 10 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) Questão 04 Nas imediações de um fio de cobre, por onde passa uma corrente elétrica constante i, foi lançado um elétron como indicando pela figura abaixo. Devido à interação magnética entre eles, pode-se afirmar que: i v - a) O elétron sofrerá um desvio para a esquerda; b) O elétron sofrerá um desvio para a direita; c) O elétron sofrerá uma força magnética perpendicular a essa folha, saindo dela; d) O elétron sofrerá uma força magnética perpendicular a essa folha, entrando dela; e) O elétron não sofrerá força magnética alguma, pois se move perpendicularmente ao fio. Questão 05 Nas imediações de um fio de cobre, por onde passa uma corrente elétrica constante i, foi lançado um próton como indicado pela figura. Devido a interação magnética entre eles, poder-se afirmar que: i v + a) O próton sofrerá uma força magnética para baixo; b) O próton sofrerá uma força magnética para cima; c) O próton sofrerá uma força magnética perpendicular a essa folha, saindo dela; d) O próton sofrerá uma força magnética perpendicular a essa folha, entrando dela; e) O próton não sofrerá força magnética alguma, pois se move paralelamente ao fio. Questão 06 A figura mostra dois condutores longos, X e Y, perpendiculares ao planoda página, percorridos por correntes elétricas contínuas de iguais intensidades e sentidos para dentro da página. No ponto P, equidistante dos fios, o sentido do vetor campo magnético resultante, produzido pelas duas correntes, está corretamente indicado pela seta: a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) Entrando na página P 2 1 4 3X Y Questão 07 Dois fios A e B condutores paralelos, que distam 20 cm um do outro, estão contidos num mesmo plano vertical e são percorridos por corrente elétricas de mesmo sentido, respectivamente iguais a iA = 2A e iB = 3A. Sejam x, y e z três pontos contidos nesse mesmo plano vertical, dispostos conforme a figura abaixo. Pode-se afirmar que o campo magnético resultante devido a essas duas correntes é nulo: a) sobre um ponto x a 10 cm do fio A; b) sobre um ponto y a 9 cm do fio A; c) sobre um ponto y a 12 cm do fio B; d) sobre um ponto Z a 5 cm do fio B; e) sobre um ponto Z a 10 cm do fio B; iA iB 20 cm x y z Página 11 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) Questão 08 (Osec-SP) Uma bobina chata, formada por 10 espiras circulares de raio cm, é percorrida por uma corrente de intensidade i = 2 A, no sentido anti-horário, como mostra a figura. O vetor indução magnética no centro da espira é perpendicular ao plano da figura e de intensidade: a) 40 . 10–5T, orientado para fora. b) 40. 10–5T, orientado para dentro. c) 20 . 10–4T, orientado para fora. d) 20 . 10–4T, orientado para dentro. e) 40 . 10–4T, orientado para fora. i Questão 09 Em cada situação física abaixo, o prof. Renato Brito pede que você identifique os polos magnéticos da espira circular, dizendo se haverá atração ou repulsão magnética: a) i N S Renato Brito b) i N S Renato Brito Questão 10 – (UMA – MG) Uma agulha magnética é colocada em um ponto P próximo a um solenoide percorrido por corrente elétrica. Observe a figura e identifique os polos N e S desse solenoide com essa configuração: P U A orientação da agulha magnética está melhor representada em: a) N S b) N S c) N S d) N S e) NS Questão 11 – (PUC – SP) Nos pontos internos de um longo solenoide percorrido por corrente elétrica contínua, as linhas de indução do campo magnético são: a) radiais com origem no eixo do solenoide b) circunferências concêntricas c) retas paralelas ao eixo do solenoide d) hélices cilíndricas e) não há linhas de indução pois o campo magnético é nulo no interior do solenoide. Página 12 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) Questão 12 (CEFET ) Conforme a figura, uma partícula, com velocidade V, penetra em um solenoide, ao longo do seu eixo de simetria, no sentido oposto ao do campo magnético gerado pelo solenoide. O movimento dessa partícula será: a) retilíneo uniformemente acelerado, se a partícula for positivamente carregada b) retilíneo uniformemente acelerado, se a partícula for negativamente carregada c) retilíneo uniforme, independente da natureza da carga elétrica da partícula d) helicoidal e uniforme e) circular e uniforme, independente do sinal da carga elétrica da partícula Questão 13 (Osec – SP) Um solenoide possui 20.000 espiras por metro. A intensidade do vetor indução magnética originado na região central do solenoide devido à passagem de uma corrente de intensidade 0,5 A é dada: a) 4 . 10–3 T b) 5 . 10–4 T c) 6 . 10–2 T d) 4 . 10–3 T e) 6 . 10–3 T Questão 14 (UPE) Um condutor retilíneo de comprimento l percorrido por uma corrente elétrica i é imerso em um campo magnético uniforme B. Na figura a seguir, estão disponibilizadas as seguintes situações I, II, III, IV e V. Nessas condições, o conjunto que melhor representa o sentido da força magnética que atua sobre o condutor nos itens I, II, III, IV e V, respectivamente, é : a) b) c) d) Questão 15 (UPE 2014) Uma barra uniforme, condutora, de massa m = 100 g e comprimento L = 0,50 m, foi posicionada entre duas superfícies rugosas. A barra permanece em repouso quando uma corrente elétrica i = 2,0 A a atravessa na presença de um campo magnético de módulo B = 1,0 T, constante, que aponta para dentro do plano da figura. Com base nessas informações, determine o módulo e o sentido da força de atrito resultante que atua na barra e o sentido. a) 1001,0 N para cima b) 1001,0 N para baixo c) 2,0 N para cima d) 2,0 N para baixo e) 1,0 N para cima Use (g = 10 m/s2) Página 13 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) Questão 16 (UFMG) Observe a figura. A barra PQ está suspensa por fios finos e pode oscilar em torno do eixo RS. Nessa barra, há uma corrente fornecida pela pilha. A situação em que um ímã em U fará com que a barra se mova para a esquerda está representa em: a) b) c) d) e) Questão 17 No sistema ao lado, um campo magnético B vertical de intensidade 100T, produzido pelo ímã, está sustentando uma barra de cobre em equilíbrio, suspensa por um par de arames metálicos conectados a uma bateria, formando um ângulo = 37o com a vertical. Se a barra de cobre tem massa m = 1,2 kg, comprimento L = 50 cm , a gravidade local vale g = 10 m/s2, determine: a) a intensidade da corrente elétrica através da barra de cobre; b) o sentido da corrente elétrica através da barra. Dado: sen37o = 0,6 , cos37o = 0,8 Questão 18 (ITA-SP) Um campo magnético B é perpendicular ao papel e orientado do papel para o observador. Uma corrente i passa pela espira circular de raio r, cujo plano coincide com o do papel. As forças que agem sobre a espira são tais que tendem a produzir nela: a) um encolhimento; b) um alargamento; c) uma rotação no sentido horário em torno de um eixo vertical, pelo seu centro; d) uma rotação no sentido anti-horário em torno do eixo vertical, pelo centro; e) uma rotação em torno do eixo E–E’ do plano da espira. Questão 19 (PUC-SP) A espira condutora ABCD rígida da figura pode girar livremente em torno do eixo L. Sendo percorrida pela corrente de valor i , a espira, na posição em que se encontra, tenderá a: Página 14 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) a) ser elevada verticalmente. b) girar no sentido horário. c) girar no sentido anti-horário. d) permanecer em repouso, sem movimento giratório. e) girar de 45º para se alinhar com o campo de indução magnética do ímã Questão 20 Um circuito é formado por dois fios de comprimento L = 2 km , retilíneos e paralelos, distanciados de D = 30 cm ligados a uma bateria que fornece uma tensão U como mostra a figura a seguir. Nesse caso, a força magnética entre os fios vale F. Triplicando-se a ddp U fornecida pela bateria, reduzindo-se a distância D entre eles à metade e supondo constante a resistência elétrica do circuito, pode-se afirmar que a força de origem magnética que um fio exerce sobre o outro passa a ser: a) 6F, atrativa b) 6F, repulsiva c) 18F, atrativa d) 18F, repulsiva e) 24F repulsiva U L D Questão 21 (ITA-SP) Uma ddp constante é aplicada aos terminais de uma mola condutora helicoidal. A mola: a) tende a se alongar. b) tende a encurtar. c) tende a girar em torno de seu eixo. d) não tem tendência a se mover ou se deformar. e) nenhuma das afirmações anteriores é correta. Questão 22 Um circuito é formado por dois fios de comprimento L = 2 km , retilíneos e paralelos, distanciados de D = 30 cm ligados a uma bateria que fornece uma tensão U como mostra a figura a seguir. Nesse caso, a força magnética entre os fios vale F. Triplicando-se a ddp U fornecida pelabateria, reduzindo-se a distância D entre eles à metade e supondo constante a resistência elétrica do circuito, pode-se afirmar que a força de origem magnética que um fio exerce sobre o outro passa a ser: a) 6F, atrativa b) 6F, repulsiva c) 18F, atrativa d) 18F, repulsiva e) 24F repulsiva U L D Questão 23 – UNIFOR Medicina 2018.1 Na figura abaixo, observam-se dois fios metálicos paralelos separados por uma distância r = 2,0 m no vácuo, onde a permeabilidade magnética vale 7 o 4 10 unidades no SI.− = As correntes elétricas têm mesma intensidade i1 = i2 = 0,6A. O valor e a direção da força magnética que age no comprimento L = 3,0 m de um dos fios vale: a) 7F 0,54 10 N, repulsiva−= b) 7F 0,54 10 N, atrativa−= c) 7F 1,08 10 N, repulsiva−= d) 7F 1,08 10 N, atrativa−= e) a força é nula. Página 15 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) Pensando em Casa Pensando em Casa ATENÇÃO: É absolutamente necessário ler a teoria desse capítulo antes de resolver as questões referentes a ele. As questões que se seguem não são mera aplicação de fórmulas, requerem uma real compreensão dos aspectos teóricos do assunto. Se você não leu TODA A TEORIA relativa a esse capítulo, NÃO INICIE A TAREFA DE CASA AGORA. Questão 01 Treinando a Regra da Mão Direita para determinação do campo magnético gerado por um fio retilíneo percorrido por corrente. Em cada caso abaixo, determine a direção e o sentido do campo magnético B que a corrente elétrica i gera no ponto P: Questão 02 - (PUC SP) Na experiência de Oersted, o fio de um circuito passa sobre a agulha de uma bússola. Com a chave C aberta, a agulha alinha-se como mostra a figura 1. Fechando-se a chave C, a agulha da bússola assume nova posição (figura 2). A partir desse experimento, Oersted concluiu que a corrente elétrica estabelecida no circuito: a) gerou um campo elétrico numa direção perpendicular à da corrente. b) gerou um campo magnético numa direção perpendicular à da corrente. c) gerou um campo elétrico numa direção paralela à da corrente. d) gerou um campo magnético numa direção paralela à da corrente. e) não interfere na nova posição assumida pela agulha da bússola que foi causada pela energia térmica produzida pela lâmpada Dica: A bussola está sofrendo o campo magnético abaixo do fio, e não acima dele. Note que a bússola está por baixo do fio. Questão 03 Considere a montagem da figura abaixo, inicialmente com a chave aberta. A bússola está posicionada exatamente embaixo do fio, que passa diametralmente sobre ela. Ao fecharmos a chave do circuito, pode-se afirmar que: a) a bússola vai girar 90o no sentido horário; b) a bússola vai girar 90o no sentido anti-horário c) a bússola vai girar 180o no sentido anti-horário d) a bússola não se moverá Dica: A bussola está sofrendo o campo magnético abaixo do fio, e não acima dele. Note que a bússola está por baixo do fio. Questão 04 (UFMG) Um fio condutor reto e vertical passa por um furo em uma mesa, sobre a qual, próximo ao fio, são colocadas uma esfera carregada, pendurada em uma linha de material isolante, e uma bússola, como mostrado nesta figura: Inicialmente, não há corrente elétrica no fio e a agulha da bússola aponta para ele, como se vê na figura. Em certo instante, uma corrente elétrica constante é estabelecida no fio. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que, após se estabelecer a corrente elétrica no fio: a) a agulha da bússola vai apontar para uma outra direção e a esfera permanece na mesma posição. b) a agulha da bússola vai apontar para uma outra direção e a esfera vai se aproximar do fio. c) a agulha da bússola não se desvia e a esfera permanece na mesma posição. d) a agulha da bússola não se desvia e a esfera vai se afastar do fio. Dica: a corrente elétrica contínua (constante) que passa pelo fio gera campo magnético B ao redor do fio que perturba a bússola, porém não gera campo elétrico E para interagir com a bolinha eletrizada. Questão 05 - (UECE-2014.2 – 1ª FASE ) Um fio condutor reto é percorrido por uma corrente elétrica constante, que gera um campo magnético nas suas proximidades. Nessa situação, é correto afirmar que a) as linhas de campo magnético são paralelas à direção do fio, e o campo elétrico no interior do condutor é diferente de zero. b) as linhas de campo magnético são perpendiculares à direção do fio, e o campo elétrico no interior do condutor é zero. c) as linhas de campo magnético são paralelas à direção do fio, e o campo elétrico no interior do condutor é zero. d) as linhas de campo magnético são perpendiculares à direção do fio, e o campo elétrico no interior do condutor é diferente de zero. Página 16 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) Questão 06 Nas imediações de um fio de cobrem, por onde passa uma corrente elétrica constante i, foi lançado um próton como indicado pela figura abaixo. Devido à interação magnética entre eles, pode-se afirmar que: i v + a) O próton sofrerá um desvio para a esquerda; b) O próton sofrerá um desvio para a direita; c) O próton sofrerá uma força magnética perpendicular a essa folha, saindo dela; d) Esse fio elétrico produz Campo Elétrico E ao seu redor; e) O próton não sofrerá força magnética alguma, pois se move perpendicularmente ao fio. Questão 07 Nas imediações de um fio de cobre, por onde passa uma corrente elétrica constante i, foi lançado um elétron como indicado pela figura abaixo. Devido a interação magnética entre eles, pode-se afirmar que: i v - a) O elétron sofrerá uma força magnética para cima; b) O elétron sofrerá uma força magnética para baixo; c) O elétron sofrerá uma força magnética perpendicular a essa folha, saindo dela; d) Esse fio elétrico produz Campo Elétrico E ao seu redor; e) O elétron não sofrerá força magnética alguma, pois se move paralelamente ao fio. Questão 08 (UFRS) Um fio retilíneo e muito longo, percorrido por uma corrente elétrica constante, é colocado perpendicularmente ao plano da página no ponto P. Se o campo magnético da Terra é desprezível em relação ao produzido por essa corrente, qual o número que identifica corretamente o alinhamento da agulha magnética? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 Questão 09 (ITA SP) Coloca-se uma bússola nas proximidades de um fio retilíneo, vertical, muito longo, percorrido por uma corrente elétrica contínua i. A bússola é disposta horizontalmente e, assim, a agulha imantada pode girar livremente em torno de seu eixo. Nas figuras, o fio é perpendicular ao plano do papel, com a corrente no sentido indicado (saindo). Assinalar a posição de equilíbrio estável da agulha imantada, desprezando o campo magnético terrestre. i a) i b) i c) i d) ie) Questão 10 - INTA 2017.2 - Consultec Vários aparelhos geradores de campo eletromagnético estão em uso com finalidade terapêutica e mostrando excelentes resultados. Com base nos conhecimentos sobre Eletromagnetismo, é correto afirmar: a) Uma bússola sempre tende a orientar-se perpendicularmente ao campo magnético aplicado sobre ela, com o polo sul da bússola apontando no sentido do campo. b) Ao se aproximar da Terra, as partículas carregadas eletricamente são desviadas, devido à interação gravitacional, em direção perpendicular aos polos. c) Uma corrente elétrica, passando por um condutor, produz um campo elétrico ao redor do condutor, como se fosse um ímã. d) Quando aquecemos um ímã acima de uma determinada temperatura, ele inicia a geração de campo magnético. e) O campo magnético é a região do espaço na qual um ímã manifesta sua ação. Questão 11 - UNIPE 2017.1 - Consultec A cada dia a Física ajuda a medicina, tanto no diagnóstico mais precoce e preciso de doenças, quanto em um tratamentomais efetivo, possibilitando assim menos efeitos negativos para o paciente. Na área de tratamento, tem-se exemplos como radioterapia, aplicação do laser na oftalmologia, desfibriladores e estimuladores magnéticos, entre tantos outros. Com base nos conhecimentos sobre o Eletromagnetismo, é correto afirmar: a) A intensidade do vetor campo magnético B, em um dado ponto do espaço, é definido, a partir da força magnética que age sobre uma partícula de carga q que passa por esse ponto com velocidade v, pela expressão B = qvFsen, em que é o ângulo entre a força e a velocidade da partícula. b) Uma partícula de carga positiva, se deslocando em uma região de campo magnético uniforme, com velocidade perpendicular ao campo magnético, realiza um movimento uniformemente variado. c) Toda linha de campo magnético é contínua e fechada, saindo do polo S e chegando ao polo N por fora do imã e saindo do polo N e chegando ao polo S por dentro do imã. d) O número de linhas de campo magnético que atravessam uma superfície de área unitária e perpendicular a essas linhas é proporcional à intensidade do campo magnético local. e) As linhas de campo associadas ao campo magnético de um fio reto infinito transportando uma corrente I são retas paralelas ao fio. Página 17 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) Questão 12 (UFRS) A figura mostra dois condutores longos, X e Y, perpendicularmente ao plano da página, percorridos por correntes elétricas contínuas de iguais intensidades e sentido para fora da página. No ponto P, equidistante dos fios, o sentido do vetor indução magnética resultante produzido pelas duas correntes está corretamente indicado pela seta: a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) para dentro da folha P 2 1 4 3X Y Questão 13 (UEM) As figuras representam as seções transversais de 4 fios condutores retos, percorridos por corrente elétrica nos sentidos indicados, totalizando quatro situações diferentes: I, II, III e IV. Se a corrente tem a mesma intensidade em todos os fios, então o campo magnético induzido no ponto P é nulo na(s) situação(ões) a) I b) I, III c) I, II, III d) II, IV Questão 14 (Fatec SP) Dois fios metálicos retos, paralelos e longos são percorridos por corrente i e 3i de sentidos iguais (entrando no papel, no esquema). O ambiente é vácuo. O campo magnético resultante produzido por essas correntes é nulo num ponto P, apenas se : a) 3 x y = b) 3 1 x y = c) 9 x y = d) 9 1 x y = Questão 15 (UECE 2ª fase) Dois fios condutores retos, idênticos, longos e muito finos são fixos, isolados um do outro e dispostos perpendicularmente entre si no plano da figura. Por eles percorrem correntes elétricas constantes e iguais a i, nos sentidos indicados pelas setas. Desprezando-se a distância entre os fios no ponto de cruzamento, é correto afirmar que o campo magnético é nulo em pontos equidistantes dos dois fios nos quadrantes: a) II e IV. b) I e III. c) II e III. d) I e II. Questão 16 (UF RS) A figura abaixo mostra dois fios condutores, R e S, retilíneos, paralelos e contidos no plano da página. As setas indicam os sentidos opostos de duas correntes elétricas convencionais de mesma intensidade, que percorrem os fios. Indique se o sentido do campo magnético resultante, produzido pelas correntes elétricas, é para dentro ou para for a da página em cada um dos pontos 1, 2 e 3, respectivamente: a) dentro, fora, dentro. b) dentro, dentro, dentro. c) fora, fora, dentro. d) dentro, fora, fora. e) fora, dentro, fora R S 1 2 3 Questão 17 (UFES) Dois fios retilíneos e paralelos, perpendiculares ao plano do papel, são percorridos por correntes de mesma intensidade e sentidos contrários, conforme indica a figura. No fio A a corrente tem o sentido de aproximação do leitor. O vetor que melhor representa a indução magnética no ponto P sobre a perpendicular aos fios será: a) b) c) d) e) → A B P Questão 18 (FEI SP) Na figura, estão representados, em escala, os campos de indução magnética criados nos pontos P1 e P2 por um condutor reto, muito longo, perpendicular ao plano de representação. O ponto O, onde o condutor fura este plano, encontra-se: B1 B2 P2 P1 a) à esquerda de P1, com a corrente entrando no plano. b) à direita de P2, com a corrente entrando no plano. c) à esquerda de P1, com a corrente saindo do plano. d) à direita de P2, com a corrente saindo do plano. e) entre P1 e P2 com a corrente saindo do plano. Página 18 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) Questão 19 (IFSP) Considere dois fios retilíneos e muito extensos situados nas arestas AD e HG de um cubo conforme figura a seguir. Os fios são percorridos por correntes iguais a i nos sentidos indicados na figura. O vetor campo magnético induzido por estes dois fios, no ponto C, situa-se na direção do segmento a) CB. b) CG. c) CF. d) CE. e) CA. Questão 20 São dadas duas espirais circulares concêntricas de raios R1 e R2, conforme a figura, percorridas por correntes de intensidades i1 e i2 respectivamente. A condição para que o vetor magnético resultante no centro das espiras seja nulo é: a) 2 1 2 1 R R i i = b) 1 2 2 1 R R i i = c) 21 21 2 1 RR RR i i + − = d) 21 21 2 1 RR RR i i − + = Questão 21 Na região próxima a uma bobina percorrida por corrente elétrica contínua, existe um campo de indução magnética B, simétrico ao seu eixo (eixo x), cuja magnitude diminui com o aumento do módulo da abscissa x, como mostrado na figura abaixo. Uma partícula de carga negativa é lançada em = 0x x com uma velocidade 0v , formando um ângulo θ com o sentido positivo do eixo x. O módulo da velocidade v descrita por essa partícula, devido somente à ação desse campo magnético, em função da posição x, é melhor representado pelo gráfico a) b) c) d) Questão 22 Considere os três solenoides abaixo percorridos por correntes elétricas i cujo sentido está na figura. Em cada cado, identifique os polos magnéticos norte e sul, em cada caso. Questão 23 Uma bússola é colocada nas proximidades de um solenoide que está ligado a uma bateria, conforme a figura abaixo. Duas bússolas são colocadas respectivamente nos pontos P e Q. P Q 1 2 3 4 As configurações dessas bússolas, quando em equilíbrio, serão, respectivamente : a) 1 e 3 b) 3 e 1 c) 4 e 3 d) 2 e 1 Página 19 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) Questão 24 Em cada situação física abaixo, o prof. Renato Brito pede que você identifique os polos magnéticos da espira circular, dizendo se haverá atração ou repulsão magnética: a) i N S Renato Brito b) i N S Renato Brito Questão 25 - FASA 2015.1 – Consultec A influência de um campo magnético no organismo humano tem sido investigada sistematicamente desde 1950. Constatou-se experimentalmente que uma pessoa exposta durante 15 minutos a um campo magnético de intensidade 100 vezes menor que 2,0T provoca certas inconveniências, tais como cansaço e perturbações no ritmo cardíaco. Sabendo-se que a permeabilidade magnética do meio é igual a 4.10−7 Tm/A e adotando-se = 3, é correto afirmar que a corrente elétrica que percorre um solenoide de 100 espiras por cm que gera um campo magnético de módulo 100 vezes menor que 2,0 T no eixo desse solenoide em que se encontra um paciente, tem a intensidade, em A, aproximadamente, de a) 5,0 b) 3,3 c) 2,7 d) 2,5 e) 1,7 Questão 26 UECE 2016.22ª fase Em um experimento A, sobre eletromagnetismo, um fio condutor muito fino é disposto em linha reta sobre uma mesa isolante horizontal. Pelo fio passa uma corrente elétrica constante. Em um segundo experimento, B, o mesmo fio é disposto na forma de uma circunferência também sobre a mesa. Em ambas as situações o fio está contido no plano da mesa. É correto afirmar que, no plano da mesa, os campos magnéticos produzidos pela corrente elétrica nos dois experimentos são: a) verticais. b) horizontais. c) vertical e horizontal, respectivamente. d) horizontal e vertical, respectivamente. Questão 27 (Unesp 2014) A figura é o esquema simplificado de um disjuntor termomagnético utilizado para a proteção de instalações elétricas residenciais. O circuito é formado por um resistor de baixa resistência R; uma lâmina bimetálica L, composta pelos metais X e Y; um eletroímã E; e um par de contatos C. Esse par de contatos tende a abrir pela ação da mola M2, mas o braço atuador A impede, com ajuda da mola M1. O eletroímã E é dimensionado para atrair a extremidade do atuador A somente em caso de corrente muito alta (curto circuito) e, nessa situação, A gira no sentido indicado, liberando a abertura do par de contatos C pela ação de M2. De forma similar, R e L são dimensionados para que esta última não toque a extremidade de A quando o circuito é percorrido por uma corrente até o valor nominal do disjuntor. Acima desta, o aquecimento leva o bimetal a tocar o atuador A, interrompendo o circuito de forma idêntica à do eletroímã. Na condição de uma corrente elevada percorrer o disjuntor no sentido indicado na figura, sendo X α e Y α os coeficientes de dilatação linear dos metais X e Y, para que o contato C seja desfeito, deve valer a relação __________ e, nesse caso, o vetor que representa o campo magnético criado ao longo do eixo do eletroímã apontará para a __________. Os termos que preenchem as lacunas estão indicados correta e respectivamente na alternativa a) X Y ...α α esquerda. b) X Y ...α α esquerda. c) X Y ...α α direita. d) X Y ...α α= direita. e) X Y ...α α direita. Questão 28 Treinando a Regra da Mão Direita para determinação da força magnética que age sobre uma corrente elétrica imersa num campo magnético. Em cada caso abaixo, determine a direção e o sentido da força magnética F que age sobre a corrente elétrica i imersa no campo magnético uniforme B: Página 20 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) Dica: na letra e, decomponha o campo B em duas componentes, sendo uma paralela à corrente e outra perpendicular à corrente. A componente B// não causará força magnética. Questão 29 Um campo magnético B, uniforme e horizontal, é capaz de impedir a queda de um condutor retilíneo de comprimento L = 0,10 m e massa m = 10 g, horizontal e ortogonal às linhas do campo, quando por ela circula uma corrente i = 2,0A. Calcule a intensidade do campo magnético. Questão 30 Um condutor retilíneo de 50 cm de comprimento faz um ângulo de 30º com as linhas de indução de um campo magnético uniforme de indução B = 6,0T. Qual a intensidade de corrente que percorre o condutor, sabendo que a força magnética que age nele tem intensidade 12 N? Questão 31 - FASA 2016.1 Consultec Um fio retilíneo de 2,5m de comprimento encontra-se imerso em um campo magnético de intensidade 0,4T. Considerando-se que o fio forma um ângulo de 30o com a direção do campo, conclui-se que a força que age sobre o fio, quando ele é atravessado por uma corrente de intensidade 2,8 mA, em mN, é igual a a) 1,0 b) 1,2 c) 1,4 d) 1,6 e) 1,8 Questão 32 - UNIPE 2016.2 - Consultec Um condutor retilíneo de comprimento 20,0cm é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 4,0A e imerso em uma região onde existe um campo magnético uniforme e constante de intensidade 5,0mT. Considerando que o condutor se encontra disposto perpendicularmente às linhas de indução do campo, é correto afirmar que o módulo da força magnética atuante sobre ele, em mN, é igual a a) 3,5 b) 4,0 c) 5,0 d) 7,5 e) 10,0 Questão 33 (UFU 2011) Considere um fio condutor suspenso por uma mola de plástico na presença de um campo magnético uniforme que sai da página, como mostrado na figura abaixo. O módulo do campo magnético é B = 3T. O fio pesa 180 g e seu comprimento é 20 cm. Sendo g = 10 m/s, o valor e o sentido da corrente que deve passar pelo fio para remover a tensão da mola é: a) 3A b) 7A c) 0,5 A → d) 2,5 A → Questão 34 (Unichristus - Medicina 2016.1) Uma linha de transmissão que chega à cidade de Fortaleza é percorrida por uma corrente de 1000 Ampères. Em relação ao campo magnético terrestre, a linha de transmissão está com uma inclinação de 30o. Sabendo que o campo magnético terrestre nessa localização do planeta assume a intensidade de 4 mT, a alternativa que determina a força magnética a que um trecho de 80 metros dessa linha de transmissão estará submetido, em newtons, é: a) 80 b) 120 c) 160 d) 200 e) 240 Questão 35 (Unipê 2016.2) Um condutor retilíneo de comprimento 20,0 cm é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 4,0A e imerso em uma região onde existe um campo magnético uniforme e constante de intensidade 5,0mT. Considerando que o condutor se encontra disposto paralelamente às linhas de indução do campo, é correto afirmar que o módulo da força magnética atuante sobre ele, em mN, é igual a a) 10 b) 8 c) 7 d) 3 e) 0 Questão 36 (PUC SP) Dois fios condutores longos, paralelos, imersos no ar e separados por uma pequena distância são percorridos por correntes de intensidades i1 e i2. Pode-se afirmar que: a) irão se atrair, se as correntes tiverem mesmo sentido. b) irão se repelir, se as correntes tiverem mesmo sentido. c) não aparece força algumas entre eles, desde que as correntes tenham mesma intensidade e sejam de mesmo sentido. d) não aparece força algumas entre eles, desde que as correntes tenham sentidos opostos e sejam de mesma intensidade. Questão 37 (U.F. Pelotas RS) Dois condutores metálicos x e y são percorridos por correntes de mesma intensidade e sentidos opostos como mostra a figura. Com relação à força magnética exercida pelo condutor x sobre o condutor y, podemos afirmar que é: X Y i i a) de repulsão, porque o vetor indução magnética que age em y aponta para dentro do plano do papel. b) nula, porque a soma dos vetores indução magnética que age em y é nula. c) de atração, porque o vetor indução magnética que age em y aponta para dentro do plano do papel. d) de atração, porque o vetor indução magnética que age em y aponta para fora do plano do papel. e) de repulsão, porque o vetor indução magnética que em y aponta para fora do papel. Questão 38 – UECE 2017.2 – 2ª Fase No caso hipotético de uma corrente elétrica por um condutor retilíneo, há geração de um campo magnético a) na mesma direção do condutor. b) que aumenta proporcionalmente à distância do condutor. c) que é constante e uniforme em torno da direção do condutor. d) em direções perpendiculares à do condutor. Página 21 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) QUESTÕES MILITARES e APROFUNDAMENTOS 1. (Espcex (Aman) 2020) Duas espiras circulares, concêntricas e coplanares de raios = 1R 2 m e = 2R 4 m são percorridas, respectivamente, por correntes de intensidades =1i 6 A e =2i 8 A, conforme mostra o desenho. Dado: o meio é o vácuo e a permeabilidade magnética do vácuo − = 7 0 T m 4 10 A A intensidade (módulo) do vetor indução magnética no centro das espiras "O" é: a) − 72 10 T. b) − 73 10 T. c) − 76 10 T.d) − 78 10 T. e) − 79 10 T. 2. (Efomm 2020) Uma partícula de massa −= 26m 1,0 10 kg e carga =q 1,0 nC, com energia cinética de 1,25 KeV, movendo-se na direção positiva do eixo x, penetra em uma região do espaço onde existe um campo elétrico uniforme de módulo 1,0 KV m orientado no sentido positivo do eixo y. Para que não ocorra nenhum desvio da partícula nessa região, é necessária a existência de um campo magnético de intensidade Dado: −= 191eV 1,6 10 J a) 1,0 mT b) 2,0 mT c) 3,0 mT d) 4,0 mT e) 5,0 mT 3. (Ufrgs 2019) Um fio condutor está fixamente colocado na região entre os polos de um ímã. A figura abaixo representa um corte da região interior, que mostra o campo magnético uniforme (desprezando os efeitos de borda) e o fio entrando perpendicularmente no plano da página. Em dado instante, uma corrente elétrica começa a fluir pelo fio, com sentido “para dentro da página”. A alternativa que melhor representa a configuração final das linhas de campo magnético é a) b) c) d) e) 4. (Espcex (Aman) 2019) Dois fios longos e retilíneos 1 e 2, fixos e paralelos entre si, estão dispostos no vácuo, em uma direção perpendicular a um plano . O plano contém o ponto C conforme representado no desenho abaixo. Os fios são percorridos por correntes elétricas constantes, de mesmo sentido, saindo do plano para o observador. O fio 1 é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade =1i 6 A e o fio 2 por uma corrente de intensidade =2i 8 A. O módulo do vetor indução magnética resultante no ponto C devido às correntes 1i e 2i é Dado: considere a permeabilidade magnética do vácuo igual a − 74 10 T.m A. a) − 78 10 T. b) − 76 2 10 T. c) − 74 2 10 T. d) − 74 10 T. e) − 72 2 10 T. 5. (Efomm 2019) Um tenente da EFOMM construiu um dispositivo para o laboratório de Física da instituição. O dispositivo é mostrado na figura a seguir. Podemos observar que uma barra metálica, de 5 m de comprimento e 30 kg, está suspensa por duas molas Página 22 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) condutoras de peso desprezível, de constante elástica 500 N m e presas ao teto. As molas estão com uma deformação de 100 mm e a barra está imersa num campo magnético uniforme da intensidade 8,0 T. Determine a intensidade e o sentido da corrente elétrica real que se deve passar pela barra para que as molas não alterem a deformação. a) 2,5 A, esquerda b) 2,5 A, direita c) 5 A, esquerda d) 5 A, direita e) 10 A, direita 6. (Insper 2018) Imagine um elétron do átomo de hidrogênio girando em órbita estável ao redor do núcleo desse átomo. A frequência com que ele gira é altíssima. A figura destaca o eixo perpendicular ao plano da trajetória do elétron e que contém o centro da trajetória e um ponto P do eixo, próximo ao núcleo do átomo. O movimento desse elétron produz, no ponto P, um campo elétrico a) variável e um campo magnético de intensidade constante, mas de direção variável. b) de intensidade constante, mas de direção variável, e um campo magnético constante. c) e um campo magnético, ambos de intensidades constantes, mas de direções variáveis. d) e um campo magnético, ambos de intensidades variáveis, mas de direções constantes. e) de intensidade constante, mas de direção variável, e um campo magnético variável. 7. (Espcex (Aman) 2017) Dois fios condutores retilíneos, muito longos e paralelos entre si, são percorridos por correntes elétricas de intensidade distintas, 1i e 2i , de sentidos opostos. Uma espira circular condutora de raio R é colocada entre os dois fios e é percorrida por uma corrente elétrica i. A espira e os fios estão no mesmo plano. O centro da espira dista de 3R de cada fio, conforme o desenho abaixo. Para que o vetor campo magnético resultante, no centro da espira, seja nulo, a intensidade da corrente elétrica i e seu sentido, tomando como referência o desenho, são respectivamente: a) +1 2i i 3 e horário b) − 1 2i i 3 e anti-horário c) − 1 2i i 3 e horário d) + 1 2i i 3 e horário e) + 1 2i i 3 e anti-horário 8. (Epcar (Afa) 2017) Dois longos fios paralelos estão dispostos a uma distância um do outro e transportam correntes elétricas de mesma intensidade i em sentidos opostos, como ilustra a figura abaixo. Nessa figura o ponto P é equidistante dos fios. Assim, o gráfico que melhor representa a intensidade do campo magnético resultante B, no ponto P, em função da abscissa x, é a) b) c) d) Página 23 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) 9. (Unioeste 2017) Três fios longos, retilíneos e paralelos indicados pelas letras A,B e C são percorridos pelas correntes elétricas constantes, A BI , I e CI , conforme mostra a figura abaixo. Assinale a alternativa CORRETA que indica a razão entre AI e BI para que a resultante da força magnética no fio C, exercida pelos fios A e B, seja nula. a) =A BI I 1 2 b) =A BI I 2 c) =A BI I 1 4 d) =A BI I 4 e) Não existe razão possível, já que ambas as forças apontam na mesma direção. 10. (Eear 2017) Dois condutores paralelos extensos são percorridos por correntes de intensidade =1i 3 A e =2i 7 A. Sabendo-se que a distância entre os centros dos dois condutores é de 15 cm, qual a intensidade da força magnética por unidade de comprimento entre eles, em N m? Adote: . − = 7 0 T m 4 10 A . a) 56 b) 42 c) 28 d) 14 11. (Mackenzie 2017) Uma partícula eletrizada positivamente, de massa desprezível, penetra na região do espaço onde existe um campo elétrico uniforme de intensidade 5 N 1,0 10 , C orientado verticalmente para baixo, conforme a figura acima. A partícula descreve uma trajetória retilínea, pela presença de um campo magnético uniforme B, de intensidade 34,0 10 T, perpendicular ao campo elétrico e de sentido entrando no plano do papel. A intensidade da velocidade da partícula é, em m , s a) 40 b) 35 c) 30 d) 25 e) 20 12. (Ufrgs 2016) No esquema da figura abaixo, o fio F, horizontalmente suspenso e fixo nos pontos de suporte P, passa entre os polos de um ímã, em que o campo magnético é suposto horizontal e uniforme. O ímã, por sua vez, repousa sobre uma balança B, que registra seu peso. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. Em dado instante, a chave C é fechada, e uma corrente elétrica circula pelo fio. O fio sofre uma força vertical, __________, e o registro na balança __________. a) para baixo – não se altera. b) para baixo – aumenta. c) para baixo – diminui. d) para cima – aumenta. e) para cima – diminui. 13. (Espcex (Aman) 2016) A figura abaixo representa um fio condutor homogêneo rígido, de comprimento L e massa M, que está em um local onde a aceleração da gravidade tem intensidade g. O fio é sustentado por duas molas ideais, iguais, isolantes e, cada uma, de constante elástica k. O fio condutor está imerso em um campo magnético uniforme de intensidade B, perpendicular ao plano da página e saindo dela, que age sobre o condutor, mas não sobre as molas. Uma corrente elétrica i passa pelo condutor e, após o equilíbrio do sistema, cada mola apresentará uma deformação de: a) +Mg 2k BiL b) + BiL Mg 2k c) + k 2(Mg BiL) d) +Mg BiL 2k e) +2k BiL Mg Página 24 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito)14. (Mackenzie 2016) Duas espirais circulares de mesmo raio e percorridas por corrente elétrica 1i e 2i são dispostas em planos perpendiculares, como mostra a figura acima. Uma carga elétrica puntiforme Q é colocada em repouso no centro das duas espiras, ficando sujeita a um campo de indução magnética resultante RB gerado pelas correntes elétricas. A força magnética resultante que age na carga elétrica Q a) tem a mesma direção e sentido de RB . b) tem a mesma direção de RB , mas o sentido depende do sinal da carga Q. c) tem direção perpendicular ao RB e sentido saindo de seu plano. d) tem direção perpendicular ao RB e sentido entrando no seu plano. e) é nula. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Se necessário, use aceleração da gravidade: = 2g 10 m / s densidade da água: =d 1,0 kg / L calor específico da água: = c 1cal / g C =1cal 4 J constante eletrostática: = 9 2 2k 9 ,0 10 N m / C constante universal dos gases perfeitos: = R 8 J / mol K 15. (Epcar (Afa) 2016) O lado EF de uma espira condutora quadrada indeformável, de massa m, é preso a uma mola ideal e não condutora, de constante elástica K. Na posição de equilíbrio, o plano da espira fica paralelo ao campo magnético B gerado por um ímã em forma de U, conforme ilustra a figura abaixo. O lado CD é pivotado e pode girar livremente em torno do suporte S, que é posicionado paralelamente às linhas de indução do campo magnético. Considere que a espira é percorrida por uma corrente elétrica i, cuja intensidade varia senoidalmente, em função do tempo t, conforme indicado no gráfico abaixo. Nessas condições, pode-se afirmar que a a) espira oscilará em MHS com frequência igual a 2 1 t b) espira permanecerá na sua posição original de equilíbrio c) mola apresentará uma deformação máxima dada por Bi mgK d) mola apresentará uma deformação máxima dada por +Bi mg K 16. (Espcex (Aman) 2015) Em uma espira condutora triangular equilátera, rígida e homogênea, com lado medindo 18 cm e massa igual a 4,0 g, circula uma corrente elétrica i de 6,0 A, no sentido anti-horário. A espira está presa ao teto por duas cordas isolantes, ideais e de comprimentos iguais, de modo que todo conjunto fique em equilíbrio, num plano vertical. Na mesma região, existe um campo magnético uniforme de intensidade =B 0,05 T que atravessa perpendicularmente o plano da espira, conforme indicado no desenho abaixo. Página 25 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) Considerando a intensidade da aceleração da gravidade = 2g 10 m / s , a intensidade da força de tração em cada corda é de Dados: =cos 60 0,50 =sen 60 0,87 a) 0,01N b) 0,02 N c) 0,03 N d) 0,04 N e) 0,05 N 17. (Epcar (Afa) 2015) Desejando-se determinar a intensidade do campo magnético no interior de um solenoide longo percorrido por uma corrente elétrica constante, um professor de física construiu um aparato experimental que consistia, além do solenoide, de uma balança de braços isolantes e iguais a 1d e 2d , sendo que o prato em uma das extremidades foi substituído por uma espira quadrada de lado , conforme indicado na figura abaixo. Quando não circula corrente na espira, a balança se encontra em equilíbrio e o plano da espira está na horizontal. Ao fazer passar pela espira uma corrente elétrica constante i, o equilíbrio da balança é restabelecido ao colocar no prato uma massa m. Sendo g o módulo do campo gravitacional local, o campo magnético no interior do solenoide é dado pela expressão a) + + + 1 2 2 mgd i ( d ) d b) + 1 2 mgd i (d ) c) +1 2 2 2 mg (d d ) i d d) 1 2 mgd i 18. (Espcex (Aman) 2014) Dois fios " A " e "B" retos, paralelos e extensos, estão separados por uma distância de 2 m. Uma espira circular de raio igual a 4 m encontra-se com seu centro "O" a uma distância de 2 m do fio "B", conforme desenho abaixo. A espira e os fios são coplanares e se encontram no vácuo. Os fios " A " e "B" e a espira são percorridos por correntes elétricas de mesma intensidade =i 1A com os sentidos representados no desenho. A intensidade do vetor indução magnética resultante originado pelas três correntes no centro "O" da espira é: Dado: Permeabilidade magnética do vácuo: − = 7 0 4 10 T m / A a) − 73,0 10 T b) − 74,5 10 T c) − 76,5 10 T d) − 77,5 10 T e) − 78,0 10 T 19. (Esc. Naval 2014) Observe a figura a seguir. Paralelo ao eixo horizontal x, há dois fios muito longos e finos. Conforme indica a figura acima, o fio 1 está a 0,2 m de distância do eixo x, enquanto o fio 2 está a 0,1m. Pelo fio 1, passa uma corrente =1i 7,0 mA e, pelo fio 2, =2i 6,0 mA, ambas no sentido positivo de x. Um elétron =(carga e, = emassa m ) se desloca sobre o eixo x com velocidade constante. Sabendo que os dois fios e a trajetória do elétron estão no mesmo plano, qual o módulo, em mm s, e o sentido do vetor velocidade do elétron em relação ao sentido das correntes 1i e 2i ? Dados: − = = = 2 7 11 0 e T m e C g 10m s , 4 10 , 2 10 A m kg a) 10 e contrário. b) 20 e igual. c) 30 e contrário. d) 40 e igual. e) 50 e contrário. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Quando necessário, use: = 2g 10m s =sen 37 0,6 =cos 37 0,8 20. (Epcar (Afa) 2014) Na figura abaixo, estão representados dois longos fios paralelos, dispostos a uma distância um do outro, que conduzem a mesma corrente elétrica i em sentidos opostos. Num ponto P do plano xy, situado a uma distância d de cada um dos fios, lança-se uma partícula, com carga elétrica positiva q na direção do eixo y, cuja velocidade tem módulo igual a v. Sendo a permeabilidade absoluta do meio e considerando desprezível a força de interação entre as correntes elétricas nos fios, Página 26 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) a força magnética que atua sobre essa partícula, imediatamente após o lançamento, tem módulo igual a a) zero b) 2 i q v 2 d c) 2 i q v 2 d d) i q v 2 d 21. (Ufes 2004) A figura a seguir representa dois fios muito longos, paralelos e perpendiculares ao plano da página. Os fios são percorridos por correntes iguais e no mesmo sentido, saindo do plano da página. O vetor campo magnético no ponto P, indicado na figura, é representado por: a) b) → c) d) e) =| B | 0 22. (Ufrgs 2004) Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto a seguir, na ordem em que elas aparecem. A figura a seguir representa dois fios metálicos paralelos, A e B, próximos um do outro, que são percorridos por correntes elétricas de mesmo sentido e de intensidades iguais a I e 2I, respectivamente. A força que o fio A exerce sobre o fio B é ........., e sua intensidade é ........ intensidade da força exercida pelo fio B sobre o fio A. a) repulsiva - duas vezes maior do que a b) repulsiva - igual à c) atrativa - duas vezes menor do que a d) atrativa - duas vezes maior do que a e) atrativa - igual à 23. (Mackenzie 2001) Num plano horizontal encontram-se dois fios longos e retilíneos, dispostos paralelamente um ao outro. Esses fios são percorridos por correntes elétricas de intensidade i=5,0 A, cujos sentidos convencionais estão indicados nas figuras acima. Num dado instante, um próton é disparado do ponto A do plano, perpendicularmente a ele, com velocidade V 0 de módulo 2,0.106m/s. conforme a figura 2. Nesse instante, a força que atua no próton, decorrente do campo magnético resultante, originado pela presença dos fios,tem intensidade: Dados: μ0 = 4.π.10-7 T.m/A carga do próton = + 1,6.10-19 C a) zero b) 1,0 . 10−19 N c) 2,0 . 10−19 N d) 1,0 . 10−6 N e) 2,0 . 10−6 N Página 27 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) GABARITOS DAS QUESTÕES DE CASA 1) a) , b) , c) →, d) , e) 2) B, veja foto página 127 3) B 4) A 5) D, sei que pareceu estranho à primeira vista, mas vou esclarecer. As linhas do campo magnético B nesse caso são argolas circulares ao redor da corrente elétrica i, certo ? E cada argola dessas está num plano perpendicular a essa corrente elétrica, não é verdade ? Pronto, foi isso que a questão quis dizer. E o campo elétrico E dentro do fio condutor ? Ora, dentro do fio condutor tem corrente elétrica. Para isso, tem que ter DDP U, concorda ? Para ter DDP nesse fio, tem que ter campo elétrico E dentro dele. 6) B 7) A 8) B 9) A 10) E Comentário: a) A bússola se orienta paralelamente ao campo B; b) Podem ser desviadas mas devido à força magnética. A força gravitacional nessas partículas seria fraca demais comparada às forças magnéticas, portanto são desprezíveis; c) O campo magnético de um ímã gera dois polos magnéticos N e S. Já o campo magnético gerado por uma corrente elétrica são argolas pulseiras ao redor da corrente elétrica e não forma polos magnéticos N e S nesse caso; d) Nada a ver. 11) D Comentário: a) Falsa, na verdade F = B.q.V.sen b) O movimento é sempre uniforme visto que a força magnética agindo em cargas elétricas não realiza trabalho; c) Falso, é o contrário; d) Correto e) Falso, são pulseiras argolas ao redor do fio. 12) D, veja questão 6 de classe 13) B Seguindo a mesma ideia da questão 7 de classe, obtemos os seguintes campos magnéticos B em cada figura abaixo: 14) A 15) A 16) E, lembre que o campo magnético B gerado pelo fio enfraquece com a distância. Perto do fio ele é forte. Longe do fio ele é fraco. A corrente elétrica R produz no ponto 3 um campo fraco entrando. Porém a corrente S produz em 3 um campo forte saindo (forte porque está mais perto esse ponto). Assim, o campo magnético resultante em 3 so pode ser mesmo apontando para fora. 17) C, lembre da dica da questão acima. O campo magnético B depende da distância. 18) A 19) C Aplicando a regra da mão direita (pega a muriçoca), vemos que i em DA gera o campo B1 em C; vemos também que i em GH gera o campo B2 em C. Como esses dois campos têm a mesma intensidade, o campo magnético resultante, B, tem o sentido CF, indicado na figura. 20) A 21) D, a força magnética nunca realiza trabalho, portanto é incapaz de variar a Ecin e o módulo da velocidade de uma partícula. 22) SN, NS, NS 23) A 24) a) S com S dá repulsão, b) N com S dá atração magnética. 25) E, aproximadamente, veja o cálculo abaixo: ( ) ( ) 2 7 1 2 1 10 m N i B L 100 B i 1,59 A L N 4 10 100 − − = = = = 26) A (gabarito atualizado) 27) C Para que a lâmina bimetálica vergue para a direita, empurrando o braço atuador, o metal X deve ter coeficiente de dilatação maior que o do metal Y ( )X Y . Pela regra prática da mão direita, a extremidade esquerda do eletroímã é um polo sul e extremidade direita um polo norte, portanto, o vetor indução magnética no interior do eletroímã é para a direita. 28) a) , b) , c) , d) , e) , f) , g) , h) 29) 0,5T 30) 8A 31) C, use Fm B i L sen= 32) B, use Fm B i L sen= 33) A Para anular a tensão na mola (Fel = k.x = 0) , devemos ter uma força para cima igual ao peso para equilibrar o peso. A figura mostra, pela regra da mão direita, os três vetores. Não pense que corrente elétrica é vetorial. Onde está corrente leia-se: vetor com a mesma direção e sentido da corrente e comprimento igual ao do fio. m g 0,18 10 B i L m g i 3,0A B L 3 0,2 = = = = 34) C, é so usar Fm = BiLsen 35) E, o fio está paralelo à corrente, se i // B ou V//B não haverá força magnética pois teremos = 0o em Fmag = B.i.Lsen Nesse caso teremos sen = sen0 = 0 na expressão Fm = BiLsen 36) A, ☺ 3ª lady Newton, esse equipamento está PRESO À BASE DO NAVIO. Esse equipamento empurra a água para trás (pela ação da força magnética), a água empurra o navio para frente. 37) A Página 28 - Prof Renato Brito CURSO DE FÍSICA ONLINE– (Prof. Renato Brito) 38) D, sim são argolas são pulseiras que ficam num plano ortogonal (perpendicular) ao fio onde passa a corrente elétrica i. GABARITOS DAS QUESTÕES MILITARES E APROFUNDAMENTO 1) A 2) E 3) B 4) E 5) C 6) B 7) E 8) A 9) A 10) C 11) D 12) D 13) D 14) E 15) B 16) B 17) D 18) D 19) A 20) C 21) A 22) E 23) A