Questões resolvidas
Sempre que um fluxo magnético, através de um circuito, for variável, surge neste circuito uma f.e.m. e uma corrente induzida. Esse fenômeno é conhecido como indução eletromagnética. Sobre esse fenômeno, assinale o que for correto.
A voltagem induzida em uma bobina é proporcional ao produto do número de espiras pela taxa com a qual o fluxo magnético varia no interior das espiras.
Sempre que um fluxo magnético, através de um circuito, for variável, surge neste circuito uma f.e.m. e uma corrente induzida. Esse fenômeno é conhecido como indução eletromagnética. Sobre esse fenômeno, assinale o que for correto.
O sentido da corrente induzida, através de uma espira, é tal que ela origina um fluxo magnético induzido, que se opõe à variação do fluxo magnético indutor.
Sempre que um fluxo magnético, através de um circuito, for variável, surge neste circuito uma f.e.m. e uma corrente induzida. Esse fenômeno é conhecido como indução eletromagnética. Sobre esse fenômeno, assinale o que for correto.
A variação temporal do fluxo magnético através de um circuito fornece, em cada instante, o valor da f.e.m. induzida, com o sinal invertido.
O princípio físico do funcionamento de alternadores e transformadores, comprovável de modo experimental, refere-se à produção de corrente elétrica por meio da variação de um campo magnético aplicado a um circuito elétrico. Esse princípio se fundamenta na denominada Lei de
C) Faraday.
Uma espira retangular condutora, deslocando-se em movimento retilíneo uniforme, da esquerda para a direita, encontra uma região de campo magnético uniforme, perpendicular ao plano do papel, penetrando-o.
Considerando a figura e as tabelas, marque a alternativa que apresenta uma associação correta entre as informações A, B e C, sobre a corrente elétrica induzida na espira, e as situações I, II e III, evidenciadas na figura.
A Corrente induzida nula
B Corrente induzida no sentido horário
C Corrente induzida no sentido anti-horário
A) IC, IIB, IIIA.
B) IA, IIB, IIIC.
C) IC, IIA, IIIB.
D) IB, IIA, IIIC.
As usinas geradoras de energia elétrica produzem ___________ que permite, através de um transformador, elevar a ___________ e, assim, diminuir a _______________________, de modo a diminuir as perdas de energia por efeito Joule nas linhas de transmissão.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas.
A) tensão – corrente elétrica – tensão
B) corrente contínua – corrente elétrica – tensão
C) corrente alternada – tensão – corrente elétrica
D) corrente contínua – tensão – corrente elétrica
E) corrente alternada – corrente elétrica – tensão
Um anel metálico (A) e um disco metálico (D), de mesmo tamanho e mesma massa, presos a um fio de seda são postos a oscilar na forma de um pêndulo, conforme a figura. Eles passam por uma pequena região onde existe um campo magnético, perpendicular ao seus planos de oscilação. Os atritos são desprezíveis.
A respeito de seus movimentos, é correto afirmar que
A) o disco diminui sua oscilação e o anel oscila indefinidamente.
B) o anel diminui sua oscilação e o disco oscila indefinidamente.
C) os dois diminuem suas oscilações e param ao mesmo tempo.
D) os dois diminuem suas oscilações e o disco para primeiro.
Um ímã, em forma de barra, atravessa uma espira condutora retangular ABCD, disposta verticalmente, conforme a figura a seguir.
Nessas condições, é correto afirmar que, na espira,
A) não aparecerá corrente elétrica induzida nem quando o ímã se aproxima e nem quando se afasta da espira.
B) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de A para B, apenas quando o ímã se aproxima da espira.
C) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de A para B, tanto quando o ímã se aproxima como quando se afasta da espira.
D) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de B para A, tanto quando o ímã se aproxima como quando se afasta da espira.
E) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de A para B, apenas quando o ímã se afasta de espira.
Aproxima-se um ímã de um anel metálico fixo em um suporte isolante, como mostra a figura. O movimento do ímã, em direção ao anel,
E) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de repulsão entre anel e ímã.
A Costa Rica, em 2015, chegou muito próximo de gerar 100% de sua energia elétrica a partir de fontes de energias renováveis, como hídrica, eólica e geotérmica. A lei da Física que permite a construção de geradores que transformam outras formas de energia em energia elétrica é a Lei de Faraday, que pode ser melhor definida pela seguinte declaração:
D) A força eletromotriz induzida em uma espira é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético em relação ao tempo gasto para realizar essa variação.
A figura a seguir representa um experimento em que um ímã está sendo aproximado com velocidade V de uma bobina em repouso, ligada em série com um galvanômetro G.
Assinale a alternativa que indica corretamente as variantes que possuem corrente elétrica induzida igual àquela produzida no experimento original.
A) Apenas I.
B) Apenas II.
C) Apenas III.
D) Apenas I e II.
E) I, II e III.
Observando a figura a seguir, vê-se um ímã em forma de barra que possui um eixo pelo qual pode girar. Próximo a ele, encontra-se uma espira retangular de metal, no plano (x, z). O ímã está alinhado com o centro da espira na direção do eixo y.
Para conseguir a corrente induzida, o aluno conclui que o correto é proceder como indicado em
A) I, apenas.
B) II, apenas.
C) I e III, apenas.
D) II e III, apenas.
E) I, II e III.
Uma espira condutora retangular rígida move-se, com velocidade vetorial v constante, totalmente imersa numa região na qual existe um campo de indução magnética B uniforme, constante no tempo, e perpendicular ao plano que contém tanto a espira como seu vetor velocidade. Observa-se que a corrente induzida na espira é nula.
Podemos afirmar que tal fenômeno ocorre em razão de o
A) fluxo de B ser nulo através da espira.
B) vetor B ser uniforme e constante no tempo.
C) vetor B ser perpendicular ao plano da espira.
D) vetor B ser perpendicular a v.
E) vetor v ser constante.
A lei da indução de Faraday é fundamental, por exemplo, para explicarmos o funcionamento de um dispositivo usado em usinas de energia elétrica: o dínamo. Trata-se de um equipamento eletromecânico que transforma energia mecânica nas usinas de energia em energia elétrica. Em relação a esse dispositivo, assinale a alternativa incorreta.
A) Segundo a Lei de Faraday, a quantidade de energia elétrica produzida por um dínamo pode ser superior à quantidade de energia mecânica que ele consome.
Observe a figura a seguir:
Sobre essa situação, são feitas as seguintes afirmacoes.
I. A intensidade da f.e.m. induzida depende de v.
II. A corrente elétrica induzida em B também gera campo magnético.
III. O valor da corrente elétrica induzida em B independe da resistência elétrica deste circuito.
A) Apenas I.
B) Apenas II.
C) Apenas III.
D) Apenas I e II.
E) I, II e III.
Uma bobina composta de 10 espiras circulares, de área A cada uma, é colocada entre os polos de um grande eletroímã onde o campo magnético é uniforme e forma um ângulo de 30° com o eixo da bobina. Reduzindo-se o campo magnético com uma taxa igual a 0,5 T/s, o módulo da força eletromotriz induzida na bobina, durante a variação do campo magnético, é:
A) 5A/2
Uma bobina, formada por 5 espiras que possui um raio igual a 3,0 cm é atravessada por um campo magnético perpendicular ao plano da bobina. Se o campo magnético tem seu módulo variado de 1,0 T até 3,5 T em 9,0 ms, é correto afirmar que a força eletromotriz induzida foi, em média, igual a
A) 25 mV.
por nanotecnologia, um material condutor elástico. Em certo ensaio conseguiram estirar uma amostra do material até o dobro de suas dimensões iniciais. Suponha que a amostra seja retangular com dimensões de 0,20 cm e 0,50 cm e que apenas seu comprimento passe pelas alterações relatadas pelos pesquisadores. Caso o fenômeno ocorra na presença de um campo magnético estático de módulo 0,50 T e perpendicular à amostra e que seu comprimento varie à taxa de 0,10 cm/s, pode-se afirmar que a força eletromotriz induzida na amostra vale
Qual é o valor da força eletromotriz induzida na amostra?
A) 0,0 μV.
B) 1,0 μV.
C) 2,5 μV.
D) 3,0 μV.
E) 7,5 V.
Uma barra metálica de massa m = 250 g desliza ao longo de dois trilhos condutores, paralelos e horizontais, com uma velocidade de módulo v = 2,0 m/s. A distância entre os trilhos é igual a L = 50 cm, estando eles interligados por um sistema com dois capacitores ligados em série, de capacitância C1 = C2 = 6,0 μF, conforme ilustra a figura a seguir: O conjunto está no vácuo, imerso em um campo de indução magnética uniforme, de módulo B = 8,0 T, perpendicular ao plano dos trilhos. Desprezando os efeitos do atrito, calcule a energia elétrica armazenada no capacitor C1 em micro joules.
Qual é a energia elétrica armazenada no capacitor C1?
A) 384
B) 192
C) 96
D) 48
E) 24
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EXERCÍCIOS DE APRENDIZAGEM 01. (UEPG-PR) Sempre que um fluxo magnético, através de um circuito, for variável, surge neste circuito uma f.e.m. e uma corrente induzida. Esse fenômeno é conhecido como indução eletromagnética. Sobre esse fenômeno, assinale o que for correto. 01. A voltagem induzida em uma bobina é proporcional ao produto do número de espiras pela taxa com a qual o fluxo magnético varia no interior das espiras. 02. Quando existe um movimento relativo entre um ímã e uma espira, surge na espira uma corrente induzida. 04. O sentido da corrente induzida, através de uma espira, é tal que ela origina um fluxo magnético induzido, que se opõe à variação do fluxo magnético indutor. 08. A variação temporal do fluxo magnético através de um circuito fornece, em cada instante, o valor da f.e.m. induzida, com o sinal invertido. 16. A f.e.m. induzida e a corrente induzida têm o mesmo sentido. Soma ( ) 02. (UERJ–2015) O princípio físico do funcionamento de alternadores e transformadores, comprovável de modo experimental, refere-se à produção de corrente elétrica por meio da variação de um campo magnético aplicado a um circuito elétrico. Esse princípio se fundamenta na denominada Lei de A) Newton. B) Ampère. C) Faraday. D) Coulomb. 03. (Unimontes-MG) Uma espira retangular condutora, deslocando-se em movimento retilíneo uniforme, da esquerda para a direita, encontra uma região de campo magnético uniforme, perpendicular ao plano do papel, penetrando-o (veja a figura). Situação I Situação II Situação III B I Situação I II Situação II III Situação III A Corrente induzida nula B Corrente induzida no sentido horário C Corrente induzida no sentido anti-horário Considerando a figura e as tabelas, marque a alternativa que apresenta uma associação correta entre as informações A, B e C, sobre a corrente elétrica induzida na espira, e as situações I, II e III, evidenciadas na figura. A) IC, IIB, IIIA. B) IA, IIB, IIIC. C) IC, IIA, IIIB. D) IB, IIA, IIIC. 04. (UFSM-RS) As usinas geradoras de energia elétrica produzem ___________ que permite, através de um transformador, elevar a ___________ e, assim, diminuir a _____________________, de modo a diminuir as perdas de energia por efeito Joule nas linhas de transmissão. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas. A) tensão – corrente elétrica – tensão B) corrente contínua – corrente elétrica – tensão C) corrente alternada – tensão – corrente elétrica D) corrente contínua – tensão – corrente elétrica E) corrente alternada – corrente elétrica – tensão 05. (UFMG) Um anel metálico (A) e um disco metálico (D), de mesmo tamanho e mesma massa, presos a um fio de seda são postos a oscilar na forma de um pêndulo, conforme a figura. Eles passam por uma pequena região onde existe um campo magnético, perpendicular ao seus planos de oscilação. Os atritos são desprezíveis. A respeito de seus movimentos, é correto afirmar que X D X X X B X A X X X B A) o disco diminui sua oscilação e o anel oscila indefinidamente. B) o anel diminui sua oscilação e o disco oscila indefinidamente. C) os dois diminuem suas oscilações e param ao mesmo tempo. D) os dois diminuem suas oscilações e o disco para primeiro. 06. (UEL-PR) Um ímã, em forma de barra, atravessa uma espira condutora retangular ABCD, disposta verticalmente, conforme a figura a seguir. S N D A B C Nessas condições, é correto afirmar que, na espira, A) não aparecerá corrente elétrica induzida nem quando o ímã se aproxima e nem quando se afasta da espira. B) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de A para B, apenas quando o ímã se aproxima da espira. C) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de A para B, tanto quando o ímã se aproxima como quando se afasta da espira. D) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de B para A, tanto quando o ímã se aproxima como quando se afasta da espira. E) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de A para B, apenas quando o ímã se afasta de espira. 07. (FUVEST-SP) Aproxima-se um ímã de um anel metálico fixo em um suporte isolante, como mostra a figura. O movimento do ímã, em direção ao anel, SN S Ímã Anel metálico Suporte isolante A) não causa efeitos no anel. B) produz corrente alternada no anel. C) faz com que o polo sul do ímã vire polo norte e vice-versa. D) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de atração entre anel e ímã. E) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de repulsão entre anel e ímã. 08. (UCS-RS–2016) A Costa Rica, em 2015, chegou muito próximo de gerar 100% de sua energia elétrica a partir de fontes de energias renováveis, como hídrica, eólica e geotérmica. A lei da Física que permite a construção de geradores que transformam outras formas de energia em energia elétrica é a Lei de Faraday, que pode ser melhor definida pela seguinte declaração: A) Toda carga elétrica produz um campo elétrico com direção radial, cujo sentido independe do sinal dessa carga. B) Toda corrente elétrica, em um fio condutor, produz um campo magnético com direção radial ao fio. C) Uma carga elétrica, em repouso, imersa em um campo magnético sofre uma força centrípeta. D) A força eletromotriz induzida em uma espira é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético em relação ao tempo gasto para realizar essa variação. E) Toda onda eletromagnética se torna onda mecânica quando passa de um meio mais denso para um menos denso. EXERCÍCIOS PROPOSTOS 01. (UFRGS-RS–2018) A figura a seguir representa um experimento em que um ímã está sendo aproximado com velocidade V de uma bobina em repouso, ligada em série com um galvanômetro G. G V S N A seguir, três variantes do mesmo experimento estão representadas nas figuras I, II e III. I. G V S N II. G V SN III. SN G V Assinale a alternativa que indica corretamente as variantes que possuem corrente elétrica induzida igual àquela produzida no experimento original. A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e II. E) I, II e III. 02. (Fatec-SP) Observando a figura a seguir, vê-se um ímã em forma de barra que possui um eixo pelo qual pode girar. Próximo a ele, encontra-se uma espira retangular de metal, no plano (x, z). O ímã está alinhado com o centro da espira na direção do eixo y. Frente C Indução Eletromagnética e TransformadoresMódulo 15 FÍ SI C A 9998 Bernoulli Sistema de EnsinoColeção 6V https://www.youtube.com/watch?v=KUmcZc11jcM https://www.youtube.com/watch?v=KUmcZc11jcM https://www.youtube.com/watch?v=KUmcZc11jcM https://youtu.be/tS_wB6j4_9E https://youtu.be/2k3ZqpzcQYY https://www.youtube.com/watch?v=KUmcZc11jcM x y z Com a finalidade de induzir uma corrente elétrica na espira, um aluno faz as seguintes experiências: I. Movimenta o ímã e a espira na mesma direção e sentido e com velocidades iguais. II. Gira o ímã em torno de seu eixo paralelo ao eixo z e mantém a espira em repouso em relação ao plano (x,z). III. Desloca a espira numa direção paralela ao eixo y e mantém o ímã em repouso em relação ao plano (x,z). Para conseguir a corrente induzida, o aluno conclui que o correto é proceder como indicado em A) I, apenas. B) II, apenas. C) I e III, apenas. D) II e III, apenas. E) I, II e III. 03. (EFOMM-RJ–2016) Uma espira condutora retangular rígida move-se, com velocidade vetorial v constante, totalmente imersa numa região na qual existe um campo de indução magnética B uniforme, constante no tempo, e perpendicular ao plano que contém tanto a espira como seu vetor velocidade. Observa-se que a corrente induzida na espira é nula. Podemos afirmar que tal fenômeno ocorre em razão de o A) fluxo de B ser nulo através da espira. B) vetor B ser uniforme e constante no tempo. C) vetor B ser perpendicular ao plano da espira. D) vetor B ser perpendicular a v. E) vetor v ser constante. 04. (Unesp)O freio eletromagnético é um dispositivo no qual interações eletromagnéticas provocam uma redução de velocidade num corpo em movimento, sem a necessidade da atuação de forças de atrito. A experiência descrita a seguir ilustra o funcionamento de um freio eletromagnético. Na figura 1, um ímã cilíndrico desce em movimento acelerado por dentro de um tubo cilíndrico de acrílico, vertical, sujeito apenas à ação da força peso. Na figura 2, o mesmo ímã desce em movimento uniforme por dentro de um tubo cilíndrico, vertical, de cobre, sujeito à ação da força peso e da força magnética, vertical e para cima, que surge devido à corrente elétrica induzida que circula pelo tubo de cobre, causada pelo movimento do ímã por dentro dele. Nas duas situações, podem ser desconsiderados o atrito entre o ímã e os tubos, e a resistência do ar. N S P N S P Fmag Tubo de acrílico Tubo de cobre Figura 2Figura 1 Considerando a polaridade do ímã, as linhas de indução magnética criadas por ele e o sentido da corrente elétrica induzida no tubo condutor de cobre abaixo do ímã, quando este desce por dentro do tubo. A alternativa que mostra uma situação coerente com o aparecimento de uma força magnética vertical para cima no ímã é a indicada pela letra A) N S C) N S E) N S B) N S D) N S 05. (IMED-RS–2015) A lei da indução de Faraday é fundamental, por exemplo, para explicarmos o funcionamento de um dispositivo usado em usinas de energia elétrica: o dínamo. Trata-se de um equipamento eletromecânico que transforma energia mecânica nas usinas de energia em energia elétrica. Em relação a esse dispositivo, assinale a alternativa incorreta. A) Segundo a Lei de Faraday, a quantidade de energia elétrica produzida por um dínamo pode ser superior à quantidade de energia mecânica que ele consome. B) A Lei de Faraday é importante para explicar o funcionamento dos transformadores de tensão que usamos em nossas residências. C) É impossível construir um dínamo cujo único efeito seja produzir 200 J de energia elétrica consumindo somente 100 J de energia mecânica. D) A Lei de Faraday relaciona o fluxo de um campo magnético, variando ao longo do tempo, a uma força eletromotriz induzida por essa variação. E) O dínamo é percorrido por uma corrente elétrica induzida quando rotaciona na presença de um campo magnético externo. 06. (UFRGS-RS) Observe a figura a seguir: A B V v G Esta figura representa dois circuitos, cada um contendo uma espira de resistência elétrica não nula. O circuito A está em repouso e é alimentado por uma fonte de tensão constante V. O circuito B aproximasse com velocidade constante de módulo v, mantendo-se paralelos os planos das espiras. Durante a aproximação, uma força eletromotriz (f.e.m.) induzida aparece na espira do circuito B, gerando uma corrente elétrica que é medida pelo galvanômetro G. Sobre essa situação, são feitas as seguintes afirmações. I. A intensidade da f.e.m. induzida depende de v. II. A corrente elétrica induzida em B também gera campo magnético. III. O valor da corrente elétrica induzida em B independe da resistência elétrica deste circuito. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) Apenas II. C) Apenas III. D) Apenas I e II. E) I, II e III. 07. (UFV-MG) Uma bobina composta de 10 espiras circulares, de área A cada uma, é colocada entre os polos de um grande eletroímã onde o campo magnético é uniforme e forma um ângulo de 30° com o eixo da bobina (como mostra a figura a seguir). Reduzindo-se o campo magnético com uma taxa igual a 0,5 T/s, o módulo da força eletromotriz induzida na bobina, durante a variação do campo magnético, é: 30° B A) 5A 2 B) 5 3A 2 C) 5 3A 20 D) 5A 20 08. (UPE) Uma bobina, formada por 5 espiras que possui um raio igual a 3,0 cm é atravessada por um campo magnético perpendicular ao plano da bobina. Se o campo magnético tem seu módulo variado de 1,0 T até 3,5 T em 9,0 ms, é correto afirmar que a força eletromotriz induzida foi, em média, igual a A) 25 mV. B) 75 mV. C) 0,25 V. D) 1,25 V. E) 3,75 V. 09. (UERJ–2016) Em uma loja, a potência média máxima absorvida pelo enrolamento primário de um transformador ideal é igual a 100 W O enrolamento secundário desse transformador, cuja tensão eficaz é igual a 5,0 V, fornece energia a um conjunto de aparelhos eletrônicos ligados em paralelo. Nesse conjunto, a corrente em cada aparelho corresponde a 0,1 A. O número máximo de aparelhos que podem ser alimentados nessas condições é de: A) 50. B) 100. C) 200. D) 400. 10. (UFCG-PB) Cientistas do grupo de Tsuvoshi Sekitani, da Universidade de Tóquio, produziram por nanotecnologia, um material condutor elástico. Em certo ensaio conseguiram estirar uma amostra do material até o dobro de suas dimensões iniciais. Suponha que a amostra seja retangular com dimensões de 0,20 cm e 0,50 cm e que apenas seu comprimento passe pelas alterações relatadas pelos pesquisadores. Caso o fenômeno ocorra na presença de um campo magnético estático de módulo 0,50 T e perpendicular à amostra e que seu comprimento varie à taxa de 0,10 cm/s, pode-se afirmar que a força eletromotriz induzida na amostra vale A) 0,0 μV. B) 1,0 μV. C) 2,5 μV. D) 3,0 μV. E) 7,5 V. 11. (UPE–2015) Uma barra metálica de massa m = 250 g desliza ao longo de dois trilhos condutores, paralelos e horizontais, com uma velocidade de módulo v = 2,0 m/s. A distância entre os trilhos é igual a L = 50 cm, estando eles interligados por um sistema com dois capacitores ligados em série, de capacitância C1 = C2 = 6,0 μF, conforme ilustra a figura a seguir: C2 x = 0 x L y v B C1 O conjunto está no vácuo, imerso em um campo de indução magnética uniforme, de módulo B = 8,0 T, perpendicular ao plano dos trilhos. Desprezando os efeitos do atrito, calcule a energia elétrica armazenada no capacitor C1 em micro joules. A) 384 B) 192 C) 96 D) 48 E) 24 Frente C Indução Eletromagnética e TransformadoresMódulo 15 FÍ SI C A 101100 Bernoulli Sistema de EnsinoColeção 6V https://www.youtube.com/watch?v=KUmcZc11jcM https://youtu.be/bTkNVW1ZyQI https://youtu.be/Fosw4cun7n0 https://youtu.be/TR9qD7HOqaI https://youtu.be/kEYkYc3sq0s https://youtu.be/U8nrbeaO1Gg
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