10 T, circunferências concêntricas. 10 T, 10 T, radiais com origem no eixo do solenoide. 10 T, retas paralelas ao eixo do solenoide. 9 π.

Transcrição

1 1. Considere um longo solenoide ideal composto por espiras por metro, percorrido por uma corrente contínua de 0,2A. O módulo e as linhas de campo magnético no interior do solenoide ideal são, respectivamente: a) Nulo, inexistentes. 4 b) 8π 10 T, circunferências concêntricas. c) 4 hélices cilíndricas. 4π 10 T, 3 d) 8π 10 T, radiais com origem no eixo do solenoide. 4 e) 8π 10 T, retas paralelas ao eixo do solenoide. 2. Uma bobina chata representa um conjunto de N espiras que estão justapostas, sendo essas espiras todas iguais e de mesmo raio. Considerando que a bobina da figura abaixo tem resistência de R 8, possui 6 espiras, o raio mede 10 cm, e ela é alimentada por um gerador de resistência interna de 2 e força eletromotriz de 50 V, a intensidade do vetor indução magnética no centro da bobina, no vácuo, vale: 7 Dado: μo 4 π. 10 T.m / A (permeabilidade magnética no vácuo) a) b) c) d) e) 5 2 π. 10 T 5 4 π. 10 T 5 6 π. 10 T 5 8 π. 10 T 5 9 π. 10 T 3. Em uma aula de laboratório, os estudantes foram divididos em dois grupos. O grupo A fez experimentos com o objetivo de desenhar linhas de campo elétrico e magnético. Os desenhos feitos estão apresentados nas figuras I, II, III e IV abaixo.

2 Aos alunos do grupo B, coube analisar os desenhos produzidos pelo grupo A e formular hipóteses. Dentre elas, a única correta é que as figuras I, II, III e IV podem representar, respectivamente, linhas de campo: a) eletrostático, eletrostático, magnético e magnético. b) magnético, magnético, eletrostático e eletrostático. c) eletrostático, magnético, eletrostático e magnético. d) magnético, eletrostático, eletrostático e magnético. e) eletrostático, magnético, magnético e magnético. 4. 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 5.

3 Para vender a fundições que fabricam aço, as grandes indústrias de reciclagem separam o ferro de outros resíduos e, para realizar a separação e o transporte do ferro, elas utilizam grandes guindastes que, em lugar de possuírem ganchos em suas extremidades, possuem: a) bobinas que geram corrente elétrica. b) bobinas que geram resistência elétrica. c) dínamos que geram campo magnético. d) eletroímãs que geram corrente elétrica. e) eletroímãs que geram campo magnético. 6. Na segunda década do século XIX, Hans Christian Oersted demonstrou que um fio percorrido por uma corrente elétrica era capaz de causar uma perturbação na agulha de uma bússola. Mais tarde, André Marie Ampère obteve uma relação matemática para a intensidade do campo magnético produzido por uma corrente elétrica que circula em um fio condutor retilíneo. Ele mostrou que a intensidade do campo magnético depende da intensidade da corrente elétrica e da distância ao fio condutor. Com relação a esse fenômeno, assinale a alternativa correta. a) As linhas do campo magnético estão orientadas paralelamente ao fio condutor. b) O sentido das linhas de campo magnético independe do sentido da corrente. c) Se a distância do ponto de observação ao fio condutor for diminuída pela metade, a intensidade do campo magnético será reduzida pela metade. d) Se a intensidade da corrente elétrica for duplicada, a intensidade do campo magnético também será duplicada. e) No Sistema Internacional de unidades (S.I.), a intensidade de campo magnético é A/m. 7. O campo magnético pode ser produzido pelo movimento de cargas elétricas ou, como ocorre nas ondas eletromagnéticas, pela variação do fluxo de campo elétrico local. Em qual das figuras a seguir está representado corretamente o campo magnético? a) b) c) d)

4 e) 8. Dois fios paralelos conduzem correntes elétricas no mesmo sentido de acordo com a figura. A direção e sentido do campo magnético gerado pela corrente do fio M são para dentro da página, na posição em que está o fio N. A força magnética que o campo do fio M exerce no fio N tem direção e sentido: a) para dentro da página. b) para baixo, apontando para N. c) para cima, apontando para M. d) para fora da página. 9. 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. Com base nas informações acima, é CORRETO afirmar: a) Dentre os esquemas ( 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 (, 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 (, 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 Uma corrente elétrica passa por um fio longo, (L) coincidente com o eixo y no sentido

5 negativo. Uma outra corrente de mesma intensidade passa por outro fio longo, (M), coincidente com o eixo x no sentido negativo, conforme mostra a figura. O par de quadrantes nos quais as correntes produzem campos magnéticos em sentidos opostos entre si é: a) I e II b) II e III c) I e IV d) II e IV e) I e III 11. Como se tivessem uma bússola natural, os pássaros que migram são capazes de aproveitar o campo magnético da Terra para manter o curso correto durante longos voos. Os cientistas não sabem ao certo como isso funciona, mas estudos recentes mostram que eles seriam dotados de um tipo de sinestesia e estariam aptos a "ver" as linhas de campo magnético como padrões de cores e luz. Com respeito ao texto acima e acerca dos conceitos de linhas de indução magnética, é INCORRETO afirmar: a) As linhas de indução de um campo magnético partem do Polo Norte e dirigem-se para o Polo Sul magnético. b) As linhas de indução do campo magnético de um condutor reto, percorrido por uma corrente elétrica, são elipses concêntricas com o condutor, situadas em planos perpendiculares a ele. c) O vetor indução magnética gerado por uma espira circular percorrida por uma corrente elétrica é perpendicular ao plano definido por ela. d) No interior de um solenoide, em pontos não muito próximos do fio condutor ou das extremidades, as linhas de indução são representadas aproximadamente por retas igualmente espaçadas e igualmente orientadas. 12. A montagem apresentada na figura a seguir é semelhante àquela feita pelo físico Hans Christian Oersted ( ). Ao estabelecer uma corrente no circuito, observa-se que a agulha magnética da bússola sofre um desvio da direção inicial, orientada em função do campo magnético terrestre. Assinale a alternativa CORRETA:

6 a) Uma carga elétrica em movimento no interior de um campo magnético sofre uma força magnética proporcional a sua velocidade. b) Dois fios paralelos percorridos por correntes elétricas no mesmo sentido se repelem. c) O campo magnético é uma grandeza escalar. d) O campo magnético produzido por uma corrente elétrica que passa por um fio é inversamente proporcional à corrente. e) A força magnética entre duas cargas elétricas em repouso é proporcional ao valor das cargas. 13. 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 na 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. 14. A figura representa dois fios bastantes longos (1 e 2) perpendiculares ao plano do papel, percorridos por correntes de sentido contrário, i 1 e i 2, respectivamente.

7 A condição para que o campo magnético resultante, no ponto P, seja zero é: a) i 1 = i 2 b) i 1 = 2i 2 c) i 1 = 3i 2 d) i 1 = 4i O Eletromagnetismo estuda os fenômenos que surgem da interação entre campo elétrico e campo magnético. Hans Christian Oersted, em 1820, realizou uma experiência fundamental para o desenvolvimento do eletromagnetismo, na qual constatou que a agulha de uma bússola era defletida sob a ação de uma corrente elétrica percorrendo um fio condutor próximo à bússola. A figura a seguir representa as secções transversais de dois fios condutores A e B, retos, extensos e paralelos. Esses condutores são percorridos por uma corrente elétrica cujo sentido está indicado na figura a seguir. Uma pequena bússola é colocada no ponto P equidistante dos fios condutores. Desprezando os efeitos do campo magnético terrestre e considerando a indicação N para polo norte e S para polo sul, a alternativa que apresenta a melhor orientação da agulha da bússola é: 16. 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:

8 17. 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 polos de um gerador, que, no caso, são duas pilhas idênticas, associadas em série. 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 polo norte e a extremidade B será um polo 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. 18. 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).

9 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.

10 Gabarito: Resposta da questão 1: [E] Sabendo que o campo gerado por um solenoide é dado por N B μo i L Substituindo os valores dado no enunciado, temos que: B 4 π 10 0,2 1 4 B 8 π 10 T A orientação do campo magnético no interior do solenoide sempre tem direção retilínea e paralela ao eixo do solenoide, enquanto o sentido é obtido pela regra da mão direita. Resposta da questão 2: [C] Calculando a corrente elétrica da bobina, i V/ r R 50/ /10 5 A. O campo magnético de uma bobina com N espiras é B N μ0 i/2r 6 x 4π 10 x 5 / 0,2 120 π 10 / 0,2 600 π.10 6 π 10 T Resposta da questão 3: [A] Figura I: linhas de campo eletrostático placa plana eletrizada positivamente. Figura II: linhas de campo eletrostático duas partículas eletrizadas positivamente. Figura III: linhas de campo magnético espira percorrida por corrente elétrica. Figura IV: linhas de campo magnético fio reto percorrido por corrente elétrica. Resposta da questão 4: Aplicando a regra prática da mão direita nº 1, obtemos os vetores indução magnética indicados na figura. Resposta da questão 5: [E] Os eletroímãs usam o efeito magnético da corrente elétrica para atrair metais ferromagnéticos. Resposta da questão 6: [D]

11 A intensidade do campo magnético produzido por um fio retilíneo é dado pela expressão i 0 B. 2 r Observe que ela é diretamente proporcional à corrente elétrica. Sendo assim, se duplicarmos a corrente, duplicaremos também a intensidade do campo. Resposta da questão 7: Resposta da questão 8: [C] Resolução Aplicação da regra da mão direita. Resposta da questão 9: [D] Resposta da questão 10: [E] A justificativa está na aplicação da regra da mão direita. Resposta da questão 11: Resposta da questão 12: Resposta da questão 13: [A] Resposta da questão 14: Resposta da questão 15: [C] Resposta da questão 16: [A] Resposta da questão 17: [D] Resposta da questão 18: