Avaliação A2 - Fenômenos Elétricos - Magnéticos e Oscilatórios - UAM

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<p>“Avaliação A2 – Prova Online”</p><p>UDC: FENÔMENOS ELÉTRICOS, MAGNÉTICOS E OSCILATÓRIOS.</p><p>Questão – 01:</p><p>Maxwell, ao analisar as leis formuladas por outros cientistas, obteve uma série de equações, as quais, com o trabalho</p><p>de outros cientistas, foram reduzidas a quatro, agora chamadas de equações de Maxwell. Essas equações mostram que</p><p>campos elétricos e campos magnéticos estão relacionados e que podem até ser criados campos elétricos com campos</p><p>magnéticos e vice-versa.</p><p>A respeito das quatro equações de Maxwell, considere um capacitor de placas paralelas que está sendo carregado com</p><p>um dielétrico de ar. As placas circulares têm um raio de 4 cm e num instante em que a corrente de condução nos fios é</p><p>0,28 A.</p><p>Considerando o que está apontado acima, a densidade de corrente de deslocamento no espaço entre as placas é:</p><p>Resposta Correta:</p><p>Questão – 02:</p><p>"Carga elétrica é uma propriedade da matéria, assim como a massa. A carga elétrica macroscópica de um corpo surge</p><p>em razão da diferença entre o número de prótons e elétrons, nesse caso dizemos que o corpo se encontra carregado ou</p><p>eletrizado”.</p><p>Por outro lado, quando a quantidade de elétrons e prótons for a mesma, dizemos que o corpo está neutro. Portanto,</p><p>mesmo quando neutros, os corpos ainda apresentam cargas elétricas, entretanto, essas estão balanceadas.</p><p>A carga elétrica tem origem em partículas subatômicas: os prótons apresentam o menor valor de carga positiva,</p><p>enquanto os elétrons apresentam o menor valor de carga negativa. Os nêutrons, por sua vez, são partículas eletricamente</p><p>neutras."</p><p>A seguir são feitas algumas afirmações sobre fenômenos envolvendo cargas elétricas.</p><p>(1) Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem.</p><p>(2) Cargas elétricas de sinais opostos se atraem.</p><p>(3) A soma das cargas elétricas é constante em um sistema eletricamente isolado.</p><p>(4) A força elétrica entre duas cargas pontuais é diretamente proporcional ao produto dos módulos das cargas e</p><p>inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.</p><p>(5) Na eletrização por contato, os corpos sempre adquirem cargas de mesmo módulo e mesmo sinal.</p><p>A soma de todas as afirmações VERDADEIRAS é igual a:</p><p>Resposta Correta: 10.</p><p>Questão – 03:</p><p>“Conhecemos o fato de que uma corrente produz um campo magnético. Isso foi uma surpresa para os primeiros</p><p>cientistas que observaram o fenômeno. Talvez ainda mais surpreendente tenha sido a descoberta do efeito oposto: Um</p><p>campo magnético pode gerar um campo elétrico capaz de produzir uma corrente. Essa ligação entre um campo</p><p>magnético e o campo elétrico produzido (induzido) é hoje chamada de lei de indução de Faraday. As observações que</p><p>levaram a essa lei, feitas por Michael Faraday e outros cientistas, eram o princípio apenas ciência básica. Hoje, porém,</p><p>aplicações dessa ciência básica estão em toda parte. ”</p><p>Considerando o texto apresentado, avalie as afirmações a seguir.</p><p>I) A Lei de Faraday fornece o princípio para a conversão de energia mecânica em energia elétrica. Os aparelhos</p><p>utilizados são frutos de grande desenvolvimento tecnológico, mas os princípios básicos de sua operação podem ser</p><p>entendidos considerando uma espira girando dentro de um campo magnético.</p><p>II) A Lei de Faraday afirma que uma força eletromotriz é induzida em um circuito elétrico, enquanto o fluxo magnético</p><p>que passa por ele varia. Ou seja, pode variar porque a área limitada pelo condutor varia, porque varia a intensidade do</p><p>campo magnético ou porque a orientação entre os dois varia dada pelo ângulo.</p><p>III) A Lei de Faraday pode ser escrita em termos da contribuição da corrente induzida para o campo magnético total; é</p><p>o seguinte: a direção da corrente induzida é tal que sua contribuição para o campo magnético total se opõe à variação</p><p>do fluxo do campo magnético que produz a corrente induzida.</p><p>IV) A Lei de Lenz, que explica a direção das correntes induzidas, pode, por sua vez, ser explicada por um princípio</p><p>mais geral, o princípio da conservação da energia. A produção de uma corrente elétrica requer um consumo de energia</p><p>e a ação de uma força deslocando seu ponto de aplicação que supõe a realização de um trabalho.</p><p>É correto o que se afirma em: I, II e IV, apenas.</p><p>Questão – 04:</p><p>Na figura abaixo vemos um circuito que descreve uma situação bastante corriqueira no mundo tecnológico atual. Vemos</p><p>duas fontes, sendo uma com uma força eletromotriz de 6,0 V e resistência interna desprezível e a outra com força</p><p>eletromotriz de 3,8 V e resistência interna também desprezível. Além das fontes, existem 2 resistores de 3,0 ohms de</p><p>4,5 ohms.</p><p>Baseado nestas informações, marque a alternativa correta:</p><p>Resposta Correta: A fonte de 6,0 V está carregando a fonte de 3,8 V. A corrente é no sentido anti-horário.</p><p>Questão – 05:</p><p>Leia o trecho a seguir:</p><p>“Muitos cientistas e engenheiros estão empenhados em descobrir por que alguns materiais são magnéticos e outros não</p><p>e de que forma os materiais magnéticos conhecidos podem ser melhorados. Esses pesquisadores se perguntam por que</p><p>há um campo magnético associado à Terra, mas não há um campo magnético associado ao corpo humano. ”</p><p>Considerando o que está apontado acima, justifica-se o uso de qual ferramenta matemática para a definição de um fluxo</p><p>magnético variável ligado por um dispositivo que induz uma força eletromotriz?</p><p>Resposta Correta: Lei de Faraday-Lenz.</p><p>Questão – 06:</p><p>André está no Laboratório Multidisciplinar da Universidade estudando os conceitos de eletrostática entre cargas</p><p>puntiformes. Ele tem duas pequenas esferas maciças carregadas e decide estudar como a força elétrica entre elas muda</p><p>quando ele altera a distância e a quantidade de carga em cada esfera. André está ciente de que a Lei de Coulomb pode</p><p>ajudá-lo a calcular a força eletrostática entre as duas pequenas esferas, e ele começa a experimentar, mantendo uma das</p><p>cargas fixas enquanto variando a outra. Durante o experimento, ele se pergunta sobre os efeitos de diferentes</p><p>modificações.</p><p>Com base na Lei de Coulomb, qual das seguintes alternativas melhor descreve como a força eletrostática entre as duas</p><p>pequenas esferas seria afetada por mudanças específicas?</p><p>Resposta Correta: Se ele mudar o sinal de uma das cargas (de positivo para negativo, por exemplo), a força</p><p>elétrica se tornará uma força de atração, mas sua intensidade permanecerá a mesma.</p><p>Questão – 07:</p><p>Leia o excerto a seguir.</p><p>“As equações de Maxwell explicam uma grande variedade de fenômenos, desde a razão pela qual a agulha de uma</p><p>bússola aponta para o norte até o motivo para um carro entrar em movimento quando giramos a chave de ignição. Essas</p><p>equações constituem a base para o funcionamento de dispositivos eletromagnéticos como motores elétricos,</p><p>transmissores e receptores de televisão, telefones, aparelhos de radar e fornos de micro-ondas”.</p><p>Com base no excerto apresentado, avalie as afirmações a seguir:</p><p>I) As equações de Maxwell são compostas por um pacote de quatro equações. Ele não as descobriu sozinho (embora</p><p>tenha inventado o conceito de corrente de deslocamento), mas sim as colocou juntas e reconheceu sua importância, em</p><p>particular para prever a existência de ondas eletromagnéticas.</p><p>II) Maxwell verificou que, na região entre as placas do capacitor, o vetor indução é zero no eixo e aumenta linearmente</p><p>com a distância do eixo. Por um cálculo semelhante, mostra-se que, fora da região entre as placas (r > R), é o mesmo</p><p>que se o fio fosse contínuo e as placas não estivessem presentes.</p><p>III) A lei de Indução Eletromagnética de Faraday afirma que o fluxo elétrico total (ou número de linhas do campo)</p><p>através de qualquer superfície fechada é proporcional à carga elétrica total dentro da superfície, além de afirmar que o</p><p>fluxo magnético total através de qualquer superfície fechada é sempre zero.</p><p>IV) As equações de Maxwell podem ser enunciadas em sua forma mais simples, que é o caso no qual existem cargas e</p><p>correntes em um espaço</p><p>vazio, no entanto também podem ser apresentadas de maneira mais ampla e modificada, se um</p><p>material dielétrico estiver presente ou magnético.</p><p>É correto o que se afirma em:</p><p>Resposta Correta: I, II e IV, apenas.</p><p>Questão – 08:</p><p>Nos tempos antigos, os gregos descobriram um certo tipo de pedra perto da cidade de Magnésia, na Ásia Menor, que</p><p>tinha a propriedade de atrair e coletar pedaços de ferro. A pedra que foi descoberta era, na verdade, um tipo de material</p><p>chamado "magnetita", cuja propriedade de atração foi chamada de "magnetismo". As rochas que contêm esse poder de</p><p>atração são chamadas de ímãs naturais.</p><p>Considerando o texto apresentado, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.</p><p>I. A intensidade ou força do campo magnético varia em forma inversamente proporcional à magnitude da corrente. Isto</p><p>é, para maior corrente elétrica, menor será a força de campo magnético.</p><p>PORQUE</p><p>II. A lei de Oersted-Ampere afirma que um condutor conduzindo uma corrente elétrica produz um campo magnético</p><p>ao seu redor. Dessa forma, relaciona-se qualidade elétrica (corrente) com uma magnética (campo magnético).</p><p>A respeito dessas asserções, assinale a opção correta.</p><p>Resposta Correta: A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.</p><p>Questão – 09:</p><p>Uma indústria de eletrodomésticos está desenvolvendo um novo dispositivo para a ebulição de água. Esse novo modelo</p><p>de ebulidor deverá ser integrado por 6 resistências elétricas de iguais valor, R = 30W. Considerando que o ebulidor</p><p>deverá funcionar em uma rede de distribuição elétrica de 220V e que o mesmo deverá ter uma chave que permita</p><p>selecionar o tempo que deverá aquecer uma certa massa de água à 100 °C, em dois tempos diferentes: num maior tempo</p><p>e, num menor tempo. Sabendo que o tempo de aquecimento depende da potência do equipamento, para que o ebulidor</p><p>aqueça a massa de água no menor tempo possível, as resistências elétricas deverão ser ligadas:</p><p>Resposta Correta: 6 resistências associadas em paralelo.</p><p>Questão – 10:</p><p>Campo elétrico revoluciona fabricação de cerâmica</p><p>Peças de cerâmica têm papel importante muito além da cozinha e das louças sanitárias. Isoladores elétricos de alta</p><p>tensão, velas de ignição, células a combustível, escudos à prova de bala, turbinas a gás, varetas de reatores nucleares e</p><p>rolamentos de alta temperatura são alguns exemplos de outras utilidades onde esses materiais alcançam alto valor</p><p>agregado.</p><p>Agora, pesquisadores descobriram como utilizar um campo elétrico para moldar peças de cerâmica, o que torna o</p><p>processo muito mais eficiente energeticamente. O campo elétrico transforma a cerâmica em um material superplástico,</p><p>que pode ser moldado com uma força que essencialmente tende a zero. O processo deverá resultar em economias de</p><p>custo significativas para a indústria de cerâmica por ser muito superior aos métodos de produção tradicionais.</p><p>A cerâmica é um material cristalino. E uma das características dos materiais cristalinos está nos defeitos que se formam</p><p>entre os minúsculos grânulos que os formam. "Um desses defeitos é chamado de contorno do grânulo, que é onde os</p><p>cristais com átomos alinhados em diferentes direções se encontram no material," explica o Dr. Hans Conrad, da</p><p>Universidade da Carolina do Norte, nos Estados Unidos, coordenador da pesquisa.</p><p>"Nós descobrimos que, se aplicarmos um campo elétrico ao material, esse campo elétrico interage com as cargas nas</p><p>fronteiras dos grânulos e torna mais fácil para os cristais deslizarem uns sobre os outros ao longo desses limites. Isso</p><p>torna muito mais fácil de deformar o material," diz Conrad.</p><p>Em outras palavras, o material torna-se superplástico, permitindo que a cerâmica seja moldada na forma desejada</p><p>usando uma força muito menos intensa.</p><p>Na verdade, os pesquisadores falam em uma força para deformar o material que essencialmente tende a zero.</p><p>O campo elétrico necessário também é bastante reduzido. "Nós estamos falando entre 25 e 200 volts por centímetro,</p><p>de modo que a eletricidade de uma tomada comum seria adequada para algumas aplicações," diz o pesquisador.</p><p>Estes resultados significam que os fabricantes de cerâmica poderão passar a fazer suas peças usando muito menos</p><p>energia - a energia do campo elétrico necessário para tornar a cerâmica superplástica é mais do que compensada pela</p><p>energia quase desprezível que passa a ser necessária para moldar as peças.</p><p>"Isso vai tornar os processos de produção mais rentáveis e diminuir a poluição," diz Conrad.</p><p>Conrad e seus colegas planejam agora utilizar a técnica para fabricar coletes à prova de bala de cerâmica que serão</p><p>mais baratos e mais resistentes.</p><p>Avalie as afirmativas abaixo.</p><p>I – O Campo Elétrico pode ser eficiente no alinhamento dos grânulos (grãos) dos cristais de cerâmica sendo capaz de</p><p>agir em grânulos com carga positiva, negativa ou nula.</p><p>PORQUE</p><p>II – O Campo Elétrico é um vetor capaz de fazer com que o vetor Força Elétrica atue apenas quando há contato entre</p><p>as cargas elétricas.</p><p>A respeito dessas asserções, marque a alternativa correta.</p><p>Resposta Correta: As afirmativas I e II são falsas. O vetor campo elétrico atuará em cargas elétricas (positivas</p><p>ou negativas) e em situações em que estas estejam em contato ou não.</p><p>Questão – 11:</p><p>Em 1826, o físico alemão Georges Simon Ohm observou através de um experimento que, em um circuito elétrico, havia</p><p>uma relação entre as grandezas elétricas R, V e I. Com base nessa experiência, ele estabeleceu a lei de Ohm, que diz</p><p>que a intensidade de corrente que passa por um circuito ou por um elemento dele é diretamente proporcional à tensão</p><p>aplicada em suas extremidades e inversamente proporcional à resistência que esse circuito ou elemento apresenta ao</p><p>fluxo de corrente.</p><p>Considerando as informações do texto, bem como os outros elementos de um sistema elétrico, é correto afirmar que a</p><p>concepção de potência elétrica é:</p><p>Resposta Correta: uma grandeza que mede a energia consumida ou gerada na unidade de tempo. Os dispositivos</p><p>com maior potência são aqueles que dissipam a maior quantidade de energia por unidade de tempo, ou seja, os</p><p>que mais consomem.</p><p>Questão – 12:</p><p>Capacitores são elementos empregados em circuitos elétricos, eletrônicos, podendo atuar como filtros, armazenadores</p><p>de energia e diversas aplicações no sistema elétrico de potência. A figura a seguir ilustra dois capacitores de placas</p><p>paralelas com as mesmas dimensões, porém com diferentes dielétricos (Ɛ1 ≠ Ɛ2) entre as placas condutoras.</p><p>A partir desses dados avalie as afirmações a seguir:</p><p>I) A energia armazenada nos capacitores depende do campo magnéticos entre as placas condutoras;</p><p>II) O valor da capacitância é diretamente proporcional ao valor da constante dielétrica ou permissividade elétrica</p><p>relativa do material presente entre as placas condutoras do capacitor;</p><p>III) Se Ɛ1 < Ɛ2 o valor da capacitância do capacitor1 é menor que o valor da capacitância do capacitor 2.</p><p>Resposta Correta: II e III, apenas.</p><p>Questão – 13:</p><p>James Clerk Maxwell (1831-1879) é considerado o pai da teoria eletromagnética contemporânea, pois seu trabalho de</p><p>síntese o levou a mostrar ao mundo a primeira teoria de análise unificada, na qual, além de reunir todos os resultados</p><p>experimentais e teóricos obtidos até então nas referidas disciplinas, introduziu a corrente de deslocamento e previu a</p><p>existência de ondas eletromagnéticas.</p><p>Considerando o texto apresentado, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.</p><p>I. As ondas elásticas requerem um meio material para suportar sua transmissão. Isso acontece com ondas sonoras, ondas</p><p>em cordas, membranas etc., assim como as ondas eletromagnéticas, que também requerem um meio material para se</p><p>espalharem.</p><p>PORQUE</p><p>II. Ondas eletromagnéticas são campos elétricos e magnéticos variáveis no tempo,</p><p>geradas nas fontes do campo</p><p>eletromagnético que se propagam pelo espaço transportando energia de um lugar para outro.</p><p>A respeito dessas asserções, assinale a opção correta.</p><p>Resposta Correta: A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.</p><p>Questão – 14:</p><p>Um estudante de engenharia elétrica está investigando fenômenos elétricos em seu laboratório. Durante suas</p><p>experiências, ele observa que a intensidade do campo elétrico gerado por uma carga pontual positiva diminui à</p><p>medida que a distância da carga aumenta, conforme previsto pelas leis da física. Após várias medições, ele alcança</p><p>uma intensidade de campo elétrico de 7,2 \times 10^6 \, \text{N/C}\ a uma distância de 0,5\, \text{m} da carga.</p><p>Qual é o valor dessa carga elétrica que gerou o campo?</p><p>Onde k é a constante eletrostática</p><p>Resposta Correta:</p><p>Questão – 15:</p><p>Um circuito elétrico fornece, basicamente, um caminho para transferir energia de um local para outro. À medida que</p><p>as partículas carregadas fluem por meio do circuito, a energia potencial elétrica é transferida de uma fonte até um</p><p>dispositivo no qual essa energia é armazenada ou, então, convertida em outras formas de energia.</p><p>Considerando o texto apresentado, avalie as afirmações a seguir.</p><p>I) A corrente elétrica é medida e expressa em ampère. Um ampère é a corrente em que um coulomb é transferido para</p><p>cada segundo que decorre. Para a corrente, I é usado, porque essa magnitude também é chamada de intensidade de</p><p>corrente.</p><p>II) A inclinação da linha na representação gráfica da tensão em função da corrente, ou seja, a constante de</p><p>proporcionalidade entre a tensão e a corrente é chamada de resistência elétrica.</p><p>III) A Lei de Ohm, em homenagem a Georg Simon Ohm, estabelece que, para um dado corpo, a corrente e a tensão</p><p>são inversamente proporcionais, ou seja, se a tensão em volts dobrar, a corrente em ampères diminuirá pela metade.</p><p>IV) A resistência elétrica é uma propriedade de um corpo, e a resistividade é uma propriedade de um material. É</p><p>como acontece com o peso e o peso específico. É por isso que a resistividade também é chamada de resistência</p><p>específica.</p><p>É correto o que se afirma em:</p><p>Resposta Correta: I, II e IV, apenas.</p>