Lista de Eletromagnetismo - Tubarão. amostra em relação à localização dos. 1. Num laboratório de biofísica, um. lagos de onde vieram.

Transcrição

1 1. Num laboratório de biofísica, um pesquisador realiza uma experiência com "bactérias magnéticas", bactérias que tem pequenos ímãs no seu interior. Com auxílio desses imãs, amostra em relação à localização dos lagos de onde vieram. b) Baseando-se na configuração do campo magnético terrestre, justifique as associações que você fez. essas bactérias se orientam para atingir o fundo dos lagos, onde há maior quantidade de alimento. Dessa, forma, devido ao campo magnético terrestre e à localização desses lagos, há regiões em que um tipo de bactéria se alimenta melhor e, por isso, pode predominar sobre outro. Suponha que esse pesquisador obtenha três amostras das águas de lagos, de diferentes regiões da Terra, contendo essas bactérias. Na amostra A predominam as bactérias que se orientam para o pólo norte magnético, na amostra B predominam as bactérias que se orientam para o pólo sul magnético e na amostra C há quantidades iguais de ambos os grupos. a) A partir dessas informações, copie e preencha o quadro a seguir, assinalando a origem de cada 2. Tem-se três barras, AB, CD, EF, aparentemente idênticas. Experimentalmente constata-se que: I - a extremidade A atrai a extremidade D; II - A atrai a extremidade C; III - D repele a extremidade E ; Então: a) AB, CD e EF são ímãs. b) AB é ímã, CD e EF são de ferro.

2 c) AB é de ferro, CD e EF são ímãs. d) AB e CD são de ferro, EF é ímã. e) CD é ímã, AB e EF são de ferro. atuação de forças perpendiculares às linhas de campo e à direção de movimento dos íons. (2) A ação de um campo magnético 3. Encontram-se no mercado determinados artigos que supostamente propiciam efeitos benéficos à saúde, por se basearem em princípios de interação entre campos magnéticos e os íons presentes no organismo humano. São exemplos desses artigos: colchões, sandálias e cintas desvia as trajetórias de cátions e ânions, em trânsito na corrente sangüínea, em sentidos opostos. (3) Se os blocos de material magnético fossem dispostos de tal forma que as linhas de campo ficassem alinhadas com as trajetórias dos íons, a força sobre estes seria muito maior. abdominais que contêm pequenos blocos magnetizados. Segundo os fabricantes, esse tipo de interação facilita a difusão dos íons pelo organismo, tornando mais eficiente o processo de absorção e/ou troca de íons. Com relação a esse assunto, julgue os itens adiante. (1) Se os íons da corrente sangüínea se deslocam em uma direção aproximadamente perpendicular às linhas de campo dos blocos magnetizados, tais íons têm suas 4. Uma partícula com carga q e massa M move-se ao longo de uma reta com velocidade v constante numa região onde estão presentes um campo elétrico de 500 V/m e um campo de indução magnética de 0,10T. Sabe-se que ambos os campos e a direção de movimento da partícula são mutuamente perpendiculares. A velocidade da partícula é: a) 500m/s trajetórias desviadas devido à

3 b) constante para quaisquer valores dos campos elétrico e magnético c) (M/q)5,0 x 10 m/s d) 5,0 x 10m/s e) Faltam dados para o cálculo a) Qual é o módulo, a direção e o sentido da força magnética sobre o elétron no instante inicial? b) Que trajetória é descrita pelo elétron? c) Qual é o trabalho realizado pela 5. Um feixe de raios catódicos, que força magnética? nada mais é que um feixe de elétrons, esta preso a um campo magnético girando numa circunferência de raio R=2,0cm. Se a intensidade do campo é de 4,5 10 T e que sua carga é 1,6 10 ªC, podese dizer que a velocidade dos elétrons, no feixe, vale: a) 2,0 10 m/s b) 1,6 10 m/s c) 1,6 10 m/s d) 1,6 10 m/s e) 1,6 10 m/s 7. Uma partícula de massa m=9,1.10 kg e carga q=1,6.10 ªC penetra com velocidade v=4,4.10 m/s, numa região onde existe um campo de indução magnética B=1,0.10 T uniforme, perpendicular à trajetória da partícula e sentido para fora do papel (ver figura). a) Calcule a força que B exerce sobre a partícula. 6. Um campo magnético uniforme, B=5,0.10 T, está aplicado no sentido do eixo y. Um elétron é lançado através do campo, no sentido positivo b) Qual é a direção dessa força em relação à trajetória da partícula? c) Que tipo de trajetória a partícula descreve? Justifique. do eixo z, com uma velocidade de 2,0.10 m/s. Carga do elétron = - 1,6.10 ªC.

4 a figura a seguir. Na ausência do ímã e das placas, o feixe de elétrons atinge o ponto O do anteparo. Em virtude das opções dos campos magnético e elétrico, pode-se concluir que o feixe 8. Uma partícula cuja razão massa/carga é igual a 1,00 10 kg/c penetra em um acelerador de partículas com velocidade igual a 2,50 10 m/s, passando a descrever uma órbita circular de raio igual a 1,00 10 m, sob a influência de um campo magnético perpendicular ao plano da órbita. O módulo do campo magnético é igual a a) passará a atingir a região I do anteparo. b) passará a atingir a região II do anteparo. c) passará a atingir a região III do anteparo. d) passará a atingir a região IV do anteparo. e) continuará a atingir o ponto O do anteparo. a) 1,00 10 T b) 2,50 10 ª T c) 6,25 10 T d) 2,50 10 T e) 6,25 10 T 9. Um feixe de elétrons passa inicialmente entre os pólos de um ímã e, a seguir, entre duas placas paralelas, carregadas com cargas de sinais contrários, dispostos conforme 10. A figura a seguir mostra uma bateria que gera uma corrente

5 elétrica "i" no circuito. Considere uniforme o campo magnético entre os pólos do ímã. O vetor que representa, corretamente, a força magnética que esse campo exerce sobre o trecho horizontal PQ do fio situado entre os pólos do imã é seguir, e se chocam no ponto P. Desprezando os efeitos relativísticos, a velocidade relativa do pósitron em relação ao elétron, no instante do choque é: a) 5,6.10 m/s. b) 4,2.10 m/s. c) 3,5.10 m/s. d) 2,8.10 m/s. e) 1,4.10 m/s. 11. Um pósitron (q/m = +1,75.10 C/kg) e um elétron (q/m = - 1,75.10 C/kg) penetram simultaneamente pelos pontos m e n, numa região onde existe um campo de indução magnética uniforme e de intensidade 4,0.10 T. A penetração das partículas ocorre 12. Um elétron atravessa uma região do espaço, na qual atuam um campo elétrico uniforme û e um campo magnético vetorial, de indução B, também uniforme, sem sofrer qualquer deflexão. A figura que melhor representa a situação descrita é: perpendicularmente às linhas de indução, conforme a ilustração a

6 c) Calcule a tensão da bateria sabendo-se que a resistência total do circuito é de 6,0 ². 13. Um fio condutor rígido de 200g e 20cm de comprimento é ligado ao restante do circuito através de contatos deslizantes sem atrito, como mostra a figura adiante. O plano da figura é vertical. Inicialmente a chave está aberta. O fio condutor é preso a um dinamômetro e se encontra em uma região com campo magnético de 1,0 T, entrando perpendicularmente no plano da figura. a) Calcule a força medida pelo dinamômetro com a chave aberta, estando o fio em equilíbrio. b) Determine a direção e a intensidade da corrente elétrica no circuito após o fechamento da chave, sabendo-se que o dinamômetro passa a indicar leitura zero. 14. O funcionamento de alguns instrumentos de medidas elétricas, como, por exemplo, o galvanômetro, baseia-se no efeito mecânico que os campos magnéticos provocam em espiras que conduzem correntes elétricas, produzindo o movimento de um ponteiro que se desloca sobre uma escala. O modelo adiante mostra, de maneira simples, como campos e correntes provocam efeitos mecânicos. Ele é constituído por um fio condutor, de comprimento igual a 50cm, suspenso por uma mola de constante elástica igual a 80N/m e

7 imerso em um campo magnético uniforme, de intensidade B igual a 0,25T, com direção perpendicular ao plano desta folha e sentido de baixo resultante no centro O da mesma, será igual a: a) nulo b) 1ª c) 1000ª d) 100ª e) 10A para cima, saindo do plano da folha. Calcule, em ampéres, a corrente elétrica i que deverá percorrer o condutor, da esquerda para a direita, para que a mola seja alongada em 2,0cm, a partir da posição de equilíbrio estabelecida com corrente nula. Desconsidere a parte fracionária do seu resultado, caso exista. 16. Um solenóide ideal, de comprimento 50cm e raio 1,5cm, contém 2000 espiras e é percorrido por uma corrente de 3,0A. O campo de indução magnética é paralelo ao eixo do solenóide e sua intensidade B é dada por: B= ³nI Onde n é o número de espiras por 15. O condutor retilíneo muito longo indicado na figura é percorrido pela corrente I=62,8A. O valor da corrente I na espiral circular de raio R, a fim de unidade de comprimento e I é a corrente. Sendo ³=4 x10 N/A, a) Qual é o valor de B ao longo do eixo do solenóide? que seja nulo o campo magnético

8 b) Qual é a aceleração de um elétron lançado no interior do solenóide, paralelamente ao eixo? Justifique. 17. Considere uma bobina, suspensa por dois barbantes, e um ímã que pode se deslocar ao longo do eixo da bobina, como mostra a figura. Ao se aproximar dessa bobina qualquer um dos pólos do ímã, verifica-se que a bobina é repelida pelo ímã. Se, por outro lado, o ímã já estiver próximo da bobina e for afastado rapidamente, a bobina será atraída pelo ímã. Os resultados descritos são explicados, fundamentalmente, pela a) Lei de Ampere. b) Lei de Coulomb. c) 1 Lei de Kirchhoff. d) Lei de Lenz. e) Lei de 18. O gráfico a seguir mostra como varia com o tempo o fluxo magnético através de cada espira de uma bobina de 400 espiras, que foram enroladas próximas umas das outras para se ter garantia de que todas seriam atravessadas pelo mesmo fluxo. a) Explique por que a f.e.m. induzida na bobina é zero entre 0,1s e 0,3s. b) Determine a máxima f.e.m. induzida na bobina. Ohm.

9 20. Esta figura mostra uma espira retangular, de lados a=0,20m e b=0,50m, sendo empurrada, com velocidade constante v=0,50m/s, para uma região onde existe um campo magnético uniforme B=0,10T, entrando no papel. 19. Uma espira quadrada de lado 0,30m é atravessada por um campo magnético uniforme perpendicular ao plano da espira. O campo magnético varia só em módulo, passando de um valor inicial igual a 0,20T para um valor final igual 0,80T num intervalo de tempo Ðt=0,04s. a) Calcule o fluxo do campo magnético através da espira no instante inicial e no instante final. b) Se houvesse uma pequena abertura num dos lados da espira, determine a diferença de potencial 1- Considerando-se o instante mostrado na figura, a) Indique o sentido da corrente induzida na espira. Justifique sua resposta. b) Determine o valor da força eletromotriz induzida na espira. 2- Sabendo-se que a espira atravessa completamente a região onde existe o campo magnético, determine o tempo durante o qual será percorrida por corrente induzida a partir do instante em que começa a entrar no campo magnético. entre as extremidades dessas abertura, devido ao fenômeno da indução no intervalo Ðt.

10 21. Um fio metálico retilíneo de massa 50g e comprimento MN=50cm, é suspenso por um dinamômetro D de massa desprezível e mantido em equilíbrio na direção horizontal numa região onde existe um campo de indução magnética uniforme B de intensidade 0,040T. Se o fio se encontra perpendicularmente ás linhas de indução, quando a intensidade da corrente elétrica indicada na figura é 20A, o dinamômetro assinala: Adote g = 10m/s a) 1.10 N. b) 2.10 N. c) 4.10 N. d) 5.10 N. e) 9.10 N. 22. Duas espiras, A e B, estão próximas de um fio percorrido por uma corrente I variável. Quando a intensidade da corrente aumenta, é CORRETO afirmar que: a) não aparece corrente induzida em nenhuma das espiras. b) aparece uma corrente induzida no sentido horário na espira A e no sentido anti-horário na espira B. c) nas duas espiras aparecem correntes induzidas no sentido horário. d) aparece corrente induzida apenas na espira B, pois o campo magnético é formado somente no lado direito.

11 e) aparece corrente induzida apenas na espira A, pois o campo magnético é formado somente no lado esquerdo. uma força eletromotriz induzida que, combinada com a presença do satélite italiano imerso na ionosfera baixa, poderá carregar as baterias da nave. Essa é uma aplicação de um efeito do eletromagnetismo muito conhecido e importante. Quando um condutor elétrico é movimentado em um campo de indução magnética, as cargas elétricas nele existentes ficam 23. No último dia de 23 de fevereiro, um famoso jornal noticiou: "O ônibus espacial Colúmbia foi lançado ontem de Cabo Kennedy, às 17:18 h (hora de Brasília) para uma missão de 14 dias. Um dos objetivos da missão é buscar fontes alternativas de energia. A nave vai lançar um cabo de 22 km de extensão, que será sustentado por um satélite italiano que deve produzir eletricidade." Esse cabo de 22 km de extensão, movimentando-se em alta velocidade no campo magnético da Terra, terá sujeitas a uma força magnética que pode movê-las. Como em cargas de sinais opostos aparecem forças de sentidos opostos, as cargas positivas são afastadas das negativas, pois movimentam-se em sentidos opostos. Essa separação de cargas origina, no interior do condutor, um campo elétrico não-nulo e, associada a este, existe uma diferença de potencial chamada de ddp induzida. Foi a descoberta desse fenômeno que possibilitou o desenvolvimento dos geradores elétricos. Esse efeito pode ser verificado experimentalmente, permitindo,

12 inclusive, a determinação do sinal dos portadores de carga elétrica. Em uma aplicação prática similar à sugerida pela notícia de jornal, considere que uma tira de metal de largura igual a 0,80 cm é movimentada com velocidade «em um campo de indução magnética B perpendicular à tira, cujo valor é de 2,0 x 10 T, conforme representado na figura adiante. Determine, em cm/s, o módulo de «, necessário para induzir, entre os pontos A e Z, uma ddp igual a 4,8 x AB, numa região onde há um campo magnético uniforme como indicado na figura. Pode-se dizer que a) surge na espira uma corrente elétrica alternada. b) surge na espira uma corrente elétrica contínua. c) surge na espira uma força eletromotriz induzida constante. d) surge na espira uma força eletromotriz, sem que corrente elétrica circule na espira. e) a força eletromotriz na espira é nula. 10 V. Desconsidere a parte fracionária de seu resultado, caso exista. 25. Na figura a seguir, representa-se um ímã prismático, com seu pólo 24. Uma espira gira, com velocidade angular constante, em torno do eixo norte voltado para baixo. Esse ímã foi abandonado e cai passando pelo

13 centro de uma espira circular situada em um plano horizontal. Sejam ùie e ùei as forças do ímã sobre a espira e da espira sobre o ímã, respectivamente. Enquanto o ímã se aproxima do plano da espira, pode-se afirmar que a) ùie é vertical para cima, e ùei é vertical para baixo. b) ùie é vertical para cima, e ùei também é vertical para cima. percorrido por uma corrente elétrica, observando-se no ponto P um campo magnético de módulo B. (Considere que o campo magnético terrestre pode ser desprezado.) Se os dois resistores do circuito forem substituídos por dois outros, cada um com resistência R/2, o módulo do campo magnético observado no ponto P será a) B/4 b) B/2 c) B d) 2 c) ùie é nula, e ùei também é nula. d) ùie é vertical para baixo, e ùei é vertical para cima. e) ùie e ùei têm direções e sentidos indeterminados. B e) 4 B 27. Um ímã, em forma de barra, atravessa uma espira condutora retangular ABCD, disposta verticalmente, conforme a figura a 26. Quando a chave C está fechada, seguir. o circuito da figura a seguir é

14 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 um 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 um corrente elétrica induzida, no sentido de A para B, apenas quando o ímã se afasta de espira. 28. Uma barra de material condutor de massa igual a 30g e comprimento 10cm, suspensa por dois fios rígidos também de material condutor e de massas desprezíveis, é colocada no interior de um campo magnético, formando o chamado balanço magnético, representado na figura adiante: Ao circular uma corrente i pelo balanço, este se inclina, formando um ângulo š com a vertical (como indicado na vista de lado). O ângulo š depende da intensidade da corrente i. Para i=2a, temos š=45. a) Faça o diagrama das forças que agem sobre a barra.

15 b) Calcule a intensidade da força magnética que atua sobre a barra. B(Q ) = 1,0 10 T e B(Q ) = 3,0 10 T Determine o modulo do vetor indução c) Calcule a intensidade da indução magnética B. magnética resultante a) B(P), no ponto P. b) B(Q), no ponto Q. 29. Considere dois fios retilíneos e compridos, colocados paralelamente um ao lado do outro, percorridos pelas correntes elétricas i e i, de sentidos contrários, como mostra a figura. P e Q são pontos situados no plano definido por esses fios. Os módulos dos vetores indução magnética nos pontos P e Q, devidos às correntes i e i, valem, respectivamente, B(P ) = 1,0 10 T, 30. Uma barra metálica de comprimento L=50,0cm faz contato com um circuito, fechando-o. A área do circuito é perpendicular ao campo de indução magnética uniforme B. A resistência do circuito é R=3,00², sendo de 3,75 10 N a intensidade da força constante aplicada à barra, para mantê-la em movimento uniforme com velocidade v=2,00m/s. Nessas condições, o modulo de B é: B(P ) = 1,0 10 T,

16 a) 0,300 T b) 0,225 T c) 0,200 T d) 0,150 T e) 0,100 T 2. [C] 3. Itens corretos: 1 e 2 Item errado: 3 4. [D] 5. [E] 6. a) No sentido do eixo x, com intensidade de 1,6.10 N b) circular c) zero 7. a) 7,04 10 N b) perpendicular GABARITO 1. a) Observe o quadro preenchido: b) Bactérias da amostra A são atraídas para o fundo dos lagos localizados próximos ao norte magnético. As bactérias da amostra B irão se orientar para o fundo dos lagos localizados no sul magnético. Como no equador não há polaridade magnética neste local estarão as bactérias da amostra C. à trajetória c) circular 8. [B] 9. [A] 10. [B] 11. [D] 12. [A] 13. a) 2 N b) A corrente é horizontal, para a direita e tem intensidade igual a 10 A. c) 60 V A 15. [E] 16. a) 1, T b) Zero 17. [D] 18. a) Segundo a Lei de Faraday, haverá uma força eletromotriz induzida numa bobina quando o fluxo magnético variar com o tempo. No gráfico, entre 0,1 e 0,3 segundos o fluxo é constante, portanto a f.e.m. induzida é nula. b) = 4V

17 19. a) 15 T/s b) 15 V a) sentido anti-horário 1 - b) 0,01 V 2) 2 s 21. [A] 22. [B] cm/s 24. [A] 25. [D] 26. [D] 27. [E] 28. a) Observe a figura a seguir: b) 0,3 Nc) 1,5 T 29. Observe a figura a seguir: 30. [D]