ELETROMAGNETISMO FONTES DE CAMPO MAGNÉTICO

Transcrição

1 1. (Ufpe) Constantes físicas necessárias para a solução dos problemas: Dois fios longos, iguais e paralelos, separados por 12 mm e transportando correntes iguais a 80 ma, se atraem com uma força F. Se a distância entre os fios for reduzida para 6,0 mm e as correntes forem reduzidas para 20 ma, a força de atração muda para F. Determine a razão F /F. 2. (Ueg) A figura a seguir descreve uma regra, conhecida como "regra da mão direita", para análise da direção e do sentido do vetor campo magnético em torno de um fio percorrido por uma corrente elétrica. 4. (Unesp) Uma corrente elétrica i constante atravessa um fio comprido e retilíneo, no sentido indicado na figura I, criando, ao seu redor, um campo magnético. O módulo do vetor indução magnética, em cada um dos pontos A e B de uma reta perpendicular ao fio e distantes 2,0 cm do mesmo, é igual a 4,0 10 T. Considere, agora, outro fio, também comprido e retilíneo, distante 2,0 cm tanto de A como de B, cruzando com o primeiro, mas sem tocá-lo. Os dois fios e os pontos A e B estão, praticamente, no mesmo plano, como mostra a figura II. Analisando a figura, responda aos itens a seguir. a) O que representam, na figura, as setas que estão ao lado dos dedos polegar e indicador? b) Faça um esboço (desenho) das linhas de campo magnético em torno desse fio. c) Faça uma análise qualitativa relacionando a dependência do módulo do vetor campo magnético nas proximidades do fio com a intensidade de corrente elétrica e com a distância em que se encontra do fio. 3. (Ufpe) Um fio de comprimento L = 40 cm, colocado ao longo do eixo-x, é percorrido pela corrente I = 1,0 A, no sentido positivo, na presença de um campo magnético B = 1,0 10 i + 2,0 10 j, em tesla. Calcule o módulo da força magnética sobre o fio, em unidades de 10 N. Se a corrente que atravessa o segundo fio, no sentido indicado na figura, também é i, qual será o módulo do vetor indução magnética resultante. a) no ponto A? b) no ponto B? 5. (Unicamp) Uma espira quadrada de lado a atravessa com velocidade constante uma região quadrada de lado b, b > a, onde existe um campo magnético no tempo e no espaço. A espira se move da esquerda a direita e o campo magnético aponta para cima, conforme a figura adiante. Segundo um observador que olha de cima para baixo, qual será o sentido da corrente na espira (horário ou anti-horário), quando: a) ela esta entrando na região do campo magnético. b) ela esta no meio da região. c) ela está saindo da região. 1

2 6. (Unifesp) A figura representa uma bateria, de força eletromotriz E e resistência interna r = 5,0², ligada a um solenóide de 200 espiras. Sabe-se que o amperímetro marca 200 ma e o voltímetro marca 8,0 V, ambos supostos ideais. 9. (Fei) Um fio de cobre, reto e extenso é percorrido por uma corrente i =1,5 A. Qual é a intensidade do vetor campo magnético originado em um ponto à distanciar r = 0,25 m do fio. Dados: ³ = T.m. A a) B = 10 T b) B = 0,6. 10 T c) B = 1,2. 10 T d) B = 2,4. 10 T e) B = 2,4. 10 T 10. (Fuvest) A figura representa 4 bússolas apontando, inicialmente, para o polo norte terrestre. Pelo ponto O, perpendicularmente ao plano do papel, coloca-se um fio condutor retilíneo e longo. Ao se fazer passar pelo condutor uma corrente elétrica contínua e intensa no sentido do plano do papel para a vista do leitor, permanece praticamente inalterada somente a posição a) Qual o valor da força eletromotriz da bateria? b) Qual a intensidade do campo magnético gerado no ponto P, localizado no meio do interior vazio do solenóide? Dados: ³ = T. m/a; B = ³ (N/L) i (módulo do campo magnético no interior de um solenóide) 7. (Fei) Um fio condutor retilíneo muito longo, imerso em um meio cuja permeabilidade magnética é ³ = Tm/A, é percorrido por uma corrente I. A uma distância r = 1 m do fio sabe-se que o módulo do campo magnético é 10 T. Qual é a corrente elétrica I que percorre o fio? a) 3,333 A b) 6 A c) 10 A d) 1 A e) 6 A 8. (Fei) A figura representa um condutor reto e infinito percorrido por uma corrente elétrica constante e igual a I de A para B. O sentido do campo magnético originado pela corrente no ponto 1 é corretamente representado por: a) das bússolas A e C. b) das bússolas B e D. c) das bússolas A, C e D. d) da bússola C. e) da bússola D. 11. (Puccamp) Dois condutores retos, extensos e paralelos, estão separados por uma distância d=2,0cm e são percorridos por correntes elétricas de intensidades i =1,0A e i =2,0A, com os sentidos indicados na figura a seguir. 2

3 Dado: Permeabilidade magnética do vácuo = 4 10 T.m/A Se os condutores estão situados no vácuo, a força magnética entre eles, por unidade de comprimento, no Sistema Internacional, tem intensidade de a) 2 10, sendo de repulsão. b) 2 10, sendo de atração. c) 2 10, sendo de atração. d) 2 10, sendo de repulsão. e) 4 10, sendo de atração. 12. (Pucmg) Dois fios condutores retilíneos cruzam-se perpendicularmente. A corrente no condutor X tem intensidade i e, no condutor Y, a corrente é 3i. Seja B o módulo do campo magnético criado pela corrente de X, no ponto P. O módulo do campo resultante em P é: 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. 14. (Uece) Um fio metálico, retilíneo, vertical e muito longo, atravessa a superfície de uma mesa, sobre a qual há uma bússola, próxima ao fio, conforme a figura a seguir. Fazendo passar uma corrente elétrica contínua i no sentido indicado, a posição de equilíbrio estável da agulha imantada, desprezando o campo magnético terrestre, é: a) zero b) B c) 2B d) BË2 e) BË3 13. (Pucsp) 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). 15. (Uece) A figura representa dois fios bastantes longos (1 e 2) perpendiculares ao plano do papel, percorridos por correntes de sentido contrário, i e i, respectivamente. A condição para que o campo magnético resultante, no ponto P, seja zero é a) i = i b) i = 2i c) i = 3i d) i = 4i 3

4 16. (Ueg) A figura a seguir mostra três arranjos de três fios retos longos, transportando correntes iguais dirigidas para dentro ou para fora da página, conforme a notação usual. 18. (Ufal) Dois fios retilíneos, longos e paralelos, são percorridos por correntes elétricas de sentidos opostos e intensidades i e i. Considere os pontos A, B e C, próximos aos condutores, como representa a figura. Com base nas informações acima, é CORRETO afirmar: a) Dentre os esquemas (a) e (b), a intensidade da força resultante sobre o fio com a corrente dirigida para fora da página em decorrência das correntes nos outros fios é maior no esquema (b). b) No esquema (b), a direção e o sentido da força resultante sobre o fio com a corrente dirigida para fora da página em decorrência das correntes nos outros fios é horizontal e para a direita. c) No esquema (c), o ângulo entre a força resultante sobre fio com a corrente dirigida para fora da página em decorrência das correntes nos outros fios e a horizontal é menor que 45. d) No esquema (c), o ângulo entre a força resultante sobre fio com a corrente dirigida para fora da página em virtude das correntes nos outros fios e a horizontal é maior que (Uel) Dois fios longos e retilíneos são dispostos perpendicularmente entre si e percorridos por correntes elétricas de intensidades i e i como mostra a figura a seguir. Analise as afirmações que seguem. ( ) A força magnética entre os fios é de atração. ( ) Se as intensidades de corrente i e i forem iguais, o campo magnético resultante em B será nulo. ( ) campo magnético resultante no ponto C será nulo se i = 3 i. ( ) Se i e i forem iguais, o campo magnético resultante em A e em C será perpendicular ao plano da figura e voltada para o leitor. ( ) Se for invertido o sentido de uma das correntes o campo magnético resultante em A poderá ser nulo. 19. (Ufes) 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: O módulo do campo magnético resultante, gerado pelas correntes nos dois fios, pode ser nulo SOMENTE em pontos dos quadrantes a) I e II b) I e III c) I e IV d) II e III e) II e IV 4

5 20. (Ufmg) A figura a seguir mostra uma pequena chapa metálica imantada que flutua sobre a água de um recipiente. Um fio elétrico está colocado sobre esse recipiente. O fio passa, então, a conduzir uma intensa corrente elétrica contínua, no sentido da esquerda para a direita. A alternativa que melhor representa a posição da chapa metálica imantada, após um certo tempo, é De acordo com seus conhecimentos e com as informações dadas, das regiões I, II, III, IV, aquelas em que podem existir pontos nos quais o campo magnético resultante criado pelas correntes seja "não nulo", são a) apenas I e IV. b) I, II, III e IV. c) apenas II e III. d) apenas II, III e IV. e) apenas I, II e III. 23. (Ufu) A agulha de uma bússola, inicialmente, aponta para a marcação Norte quando não passa corrente pelo fio condutor, conforme Figura (Ufmg) A figura representa um longo fio conduzindo corrente elétrica i. Em um dado instante, duas cargas, uma positiva e outra negativa, estão com velocidade uma de cada lado do fio. A configuração que melhor representa as forças do fio sobre cada uma das cargas é 22. (Ufpel) A figura a seguir mostra dois fios retos e longos, ortogonais entre si, cada um percorrido por uma corrente elétrica i, de mesma intensidade, com os sentidos mostrados. Ao ligar as extremidades do fio condutor a uma pilha, por onde passa uma corrente, a agulha muda de direção, conforme Figura 2. Com base neste experimento, é correto afirmar que a) magnetismo e eletricidade são fenômenos completamente independentes no campo da física; o que ocorre é uma interação entre o fio e a agulha, independente de haver ou não corrente. b) a corrente elétrica cria um campo magnético de forma que a agulha da bússola é alinhada na direção do campo magnético resultante. Este é o campo magnético da Terra somado, vetorialmente, ao campo magnético criado pela corrente que percorre o fio. c) a bússola funciona devido aos pólos geográficos, não tendo relação alguma com o campo magnético da Terra. A mudança de posição da agulha acontece pelo fato de o fio alterar a posição dos pólos geográficos da Terra. d) a agulha muda de direção porque existe uma força coulombiana repulsiva entre os elétrons do fio e os elétrons da agulha, conhecida como lei de Coulomb. 24. (Unesp) A figura a seguir representa um condutor retilíneo, percorrido por uma corrente i, conforme a convenção indicada. O sentido do campo magnético no ponto p, localizado no plano da figura, é 5

6 a) contrário ao da corrente b) saindo perpendicularmente da página c) entrando perpendicularmente na página d) para sua esquerda, no plano do papel. e) para sua direita no plano do papel. ELETROMAGNETISMO FONTES DE CAMPO MAGNÉTICO a) permaneça inalterada, tanto na experiência I como na experiência II. b) aumente na experiência I e diminua na experiência II. c) aumente, tanto na experiência I como na experiência II. d) diminua, tanto na experiência I como na experiência II. e) diminua na experiência I e aumente na experiência II. 25. (Unesp) Considere os três fenômenos seguintes. I) Um raio de luz passou de um meio transparente para outro, mudando a direção de sua trajetória. II) Duas cargas elétricas pontuais em repouso interagem com uma força inversamente proporcional ao quadrado das distâncias entre elas. III) Um fio, no vácuo, percorrido por uma corrente elétrica constante, cria um campo magnético cujas as linhas formam círculos que têm fio como eixo. 27. (Faap) O condutor retilíneo muito longo indicado na figura é percorrido pela corrente I = 62,8 A. O valor da corrente I na espiral circular de raio R, a fim de que seja nulo o campo magnético resultante no centro O da mesma, será igual a: Considere agora as quatro leis da física seguintes. R: Lei de Coulomb. S: Lei de Lenz. T: Lei de Snell. U: Lei de Ampére. Assinale a alternativa que contém a associação correta entre os fenômenos descritos e as leis citadas. a) I com R, II com S e III com T. b) I com T, II com R e III com S. c) I com T, II com R e III com U. d) I com S, II com U e III com T. e) I com T, II com U e III com R. 26. (Unesp) Um fio metálico AB, suspenso por dois fios verticais, condutores e flexíveis, é colocado próximo e paralelamente a um fio longo pelo qual passa a corrente elétrica i, no sentido indicado na figura. O fio longo e o fio AB estão no mesmo plano horizontal. a) nulo b) 1 A c) 1000 A d) 100 A e) 10 A 28. (Ita) Um espira circular de raio R é percorrida por uma corrente i. A uma distância 2R de seu centro encontra-se um condutor retilíneo muito longo que é percorrido por uma corrente i (conforme a figura). As condições que permitem que se anule o campo de indução magnética no centro da espira, são, respectivamente a) (i /i) = 2 e a corrente na espira no sentido horário. b) (i /i) = 2 e a corrente na espira no sentido anti-horário. c) (i /i) = e a corrente na espira no sentido horário. d) (i /i) = e a corrente na espira no sentido anti-horário. e) (i /i) = 2 e a corrente na espira no sentido horário. Utilizando essa montagem, um professor pretende realizar duas experiências, I e II. Na experiência I, fará passar uma corrente pelo fio AB, no sentido de A para B. Na experiência II, fará passar a corrente no sentido contrário. Nessas condições, espera-se que a distância entre o fio longo e o fio AB 6

7 29. (Pucsp) A figura mostra um prego de ferro envolto por um fio fino de cobre esmaltado, enrolado muitas vezes ao seu redor. O conjunto pode ser considerado um eletroímã quando as extremidades do fio são conectadas aos pólos de um gerador, que, no caso, são duas pilhas idênticas, associadas em série. GABARITO 1. A razão F /F será (I /d ) + (I /d ) = (80) /12 + (20) / 6,0 = 8,0 2. a) Polegar: intensidade de corrente elétrica. Indicador: direção e sentido do vetor campo magnético. b) As linhas de indução magnética formadas por um fio infinito, transportando corrente elétrica, são círculos concêntricos ao fio. A respeito do descrito, fazem-se as seguintes afirmações: I - Ao ser percorrido por corrente elétrica, o eletroímã apresenta polaridade magnética. Na representação da figura, a extremidade A (cabeça do prego) será um pólo norte e a extremidade B será um pólo sul. II - Ao aproximar-se um prego de ferro da extremidade A do eletroímã e outro da extremidade B, um deles será atraído e o outro será repelido. III - Ao substituir-se o conjunto de duas pilhas por outro de 6 pilhas idênticas às primeiras, também associadas em série, a intensidade do vetor indução magnética no interior e nas extremidades do eletroímã não sofrerá alteração, uma vez que esse valor independe da intensidade da corrente elétrica que circula no fio. Está correto apenas o que se afirma em a) I e II. b) II e III. c) I e III. d) I. e) III. 30. (Ufscar) Nos ímãs, que são feitos de materiais criadores de campo magnético, como o ferro, os spins (ímãs elementares) dos elétrons apontam sempre na mesma direção: para cima ou para baixo. O que determina esse fator é a influência de outro campo magnético, como o da Terra. ("Revista Galileu", junho 2005.) c) O módulo do vetor campo magnético é diretamente proporcional à intensidade de corrente elétrica e inversamente proporcional à distância em que se encontra o fio N. 4. a) zero b) 8,4. 10 T 5. a) horário b) não varia o fluxo e a corrente é nula c) anti-horário 6 a) E = 9,0V b) B = 8,0. 10 T 7. [A] 8. [E] 9. [C] 10. [D] 11. [A] 12. [C] 13. [B] 14. [B] 15. [B] 16. [D] 17. [B] 18. F F V V F 19. [A] 20. [C] 21. [B] 22. [B] 23. [B] 24. [C] 25. [C] 26. [E] 27. [E] 28. [B] 29. [D] 30. [C] Em relação ao campo magnético, é correto afirmar que: a) as linhas de indução em um campo magnético coincidem com as trajetórias descritas por cargas elétricas nele abandonadas. b) o norte magnético de uma bússola aponta para o norte geográfico da Terra, próximo à região onde fica o norte magnético do imenso ímã que é nosso planeta. c) em torno de uma espira circular em que circule corrente elétrica, origina-se um campo magnético, análogo ao de um ímã. d) o campo magnético no interior de um solenóide é praticamente nulo e, externamente, é quase totalmente uniforme. e) um ímã imerso em um campo magnético uniforme desloca-se, o que também ocorre com uma partícula carregada num campo elétrico. 7