A partir da análise das Figuras 1 e 2, pode-se afirmar que o gráfico que melhor representa a fem induzida ε entre os pontos A e B é:

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1 1. A Figura 1 mostra uma espira quadrada, feita de material condutor, contida num plano zy, e um fio condutor retilíneo e muito longo, paralelo ao eixo z, sendo percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i, dada pelo gráfico da Figura 2. A partir da análise das Figuras 1 e 2, pode-se afirmar que o gráfico que melhor representa a fem induzida ε entre os pontos A e B é: a) b) c) d)

2 2. O desenvolvimento tecnológico das últimas décadas tem exigido a produção cada vez maior de energia, principalmente de energia elétrica. Além das hidrelétricas, outras fontes como painéis fotovoltaicos, usinas eólicas, termoelétricas e baterias têm sido usadas para produzir energia elétrica. São fontes de energia que não se baseiam na indução eletromagnética para produção de energia elétrica: a) pilhas e painéis fotovoltaicos. b) termoelétricas e usinas eólicas. c) pilhas, termoelétricas e painéis fotovoltaicos. d) termoelétricas, painéis fotovoltaicos e usinas eólicas. 3. 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) Um estudante elaborou um projeto para sua aula de Física. Projetou um agasalho para esquentar e, com isso, aquecer as pessoas. Para tanto, colocou um pêndulo nas mangas do agasalho, para oscilar com o movimento dos braços, ligado a um gerador elétrico que, por sua vez, estava ligado a um circuito de condutores para converter energia elétrica em térmica. A figura a seguir mostra o agasalho com o detalhamento do gerador, ou seja, um imã que oscila próximo a uma bobina. Assim, analise as seguintes afirmações: ( ) A corrente elétrica produzida pelo gerador é contínua. ( ) O fenômeno que explica a geração de energia elétrica nesse tipo de gerador é a indução eletromagnética. ( ) A bobina provoca uma força magnética no imã que tenta impedir o movimento de oscilação do mesmo. ( ) A corrente induzida aparece porque um fluxo magnético constante atravessa a bobina. ( ) Toda energia mecânica do movimento dos braços é convertida em energia térmica para aquecimento da pessoa. A sequência correta, de cima para baixo, e: a) F V V F F b) V V V F F c) F V F F V d) V F F V F 5. O dispositivo tecnológico mostrado na figura a seguir é um gerador elétrico simples e sua criação é devido à aplicação da Lei de Faraday e da Lei de Lenz. Nesse dispositivo, a espira,

3 imersa num campo magnético B, gira com velocidade angular ω em torno do eixo de rotação e está acoplada aos anéis coletores. Sobre esses anéis estão as escovas de carvão, que fornecem uma força eletromotriz ao circuito externo. O campo magnético entre os polos é uniforme e a área da espira é igual a A. Considerando o dispositivo da figura acima, é CORRETO afirmar que: a) o fluxo do campo magnético através da espira é constante. b) o sentido da corrente induzida na espira é horário e independe do tempo. c) a força eletromotriz induzida e produzida pelo gerador é alternada. d) a frequência de oscilação produzida pelo gerador e fornecida ao circuito externo é ω. e) o valor da força eletromotriz gerada é B ω. 6. Tem se tornado cada vez mais comum o desenvolvimento de veículos de transporte de passageiros que flutuam sobre o solo. Um dos princípios que permite a esses veículos flutuarem sobre os trilhos é chamado de levitação eletrodinâmica, que ocorre quando há o movimento de um campo magnético nas proximidades de um material condutor de eletricidade. Segundo essa tecnologia, a levitação do veículo ocorre porque: a) o movimento relativo de um material condutor gera força elétrica sobre o material magnético, criando um campo elétrico, o qual, com base na Lei de Coulomb, gerará em efeito repulsivo entre trem e trilhos, permitindo a flutuação. b) a corrente elétrica gerada pelo material condutor cria um campo magnético sobre o material magnético, que estabelece uma diferença de potencial entre os trilhos e o trem, com base na Lei de Ohm, o que gera a repulsão. c) o movimento relativo de um material magnético gera correntes em um material condutor, que criará um campo magnético, o qual, com base na Lei de Lenz, irá se opor à variação do campo criado pelo material magnético, gerando a repulsão. d) a corrente elétrica induzida no material magnético irá criar um campo magnético no material condutor, o qual, com base na Lei de Faraday, gerará uma força elétrica repulsiva sobre o material magnético, permitindo a flutuação. 7. O carregador de celular é um dispositivo que consegue transferir energia elétrica da rede elétrica residencial para as baterias do aparelho. No entanto, para realizar essa transferência utiliza um equipamento bastante conhecido, o transformador. Na figura abaixo, recortamos o esquema do transformador de um carregador de celular que é igual à de qualquer transformador comum.

4 Considere a figura e assinale a alternativa correta que completa as lacunas da frase a seguir. O princípio de funcionamento do transformador é. Com base na figura, deduzimos que a tensão do enrolamento da é que a tensão do enrolamento da. a) a indução eletromagnética direita igual esquerda b) a indução eletrostática esquerda menor direita c) a indução eletromagnética esquerda maior direita d) a indução eletrostática direita maior esquerda 8. 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. 9. A eletricidade facilita a vida de muitas pessoas. A única desvantagem é a quantidade de fios com que se tem de lidar, se houver problemas: se você precisa desligar determinada tomada, pode ter que percorrer uma grande quantidade de fios até encontrar o fio certo. Por isso, os cientistas tentaram desenvolver métodos de transmissão de energia sem fio, o que facilitaria o processo e lidaria com fontes limpas de energia. A ideia pode soar futurista, mas não é nova. Nicola Tesla propôs teorias de transmissão sem fio de energia, no fim dos anos 1800 e começo de Uma de suas demonstrações energizava remotamente lâmpadas no chão de sua estação de experimentos em Colorado Springs. O trabalho de Tesla era impressionante, mas não gerou imediatamente métodos práticos de transmissão de energia sem fio. Desde então, os pesquisadores desenvolveram diversas técnicas para transferir eletricidade através de longas distâncias, sem utilizar fios. Algumas técnicas só existem em teoria ou protótipos, mas outras já estão em uso. Atualmente, muitos dispositivos eletrônicos têm suas baterias carregadas pelo processo de indução eletromagnética, baseado nos estudos realizados por Tesla há vários anos. Diversos celulares utilizam uma base que produz um campo magnético, capaz de atravessar uma espira resistiva instalada no celular. Um modelo simples é mostrado na figura a seguir. Sabendo que o campo da figura aponta para dentro do plano da página, que a área da espira é igual a 2 4,0 cm e que sua resistência é igual a 0,5 m, determine a variação de campo magnético produzida pela base, para que uma corrente induzida de 140 ma atravesse a espira.

5 a) 175 mt s b) 350 mt s c) 450 mt s d) 525 mt s e) 700 mt s 10. 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. 11. Para a indução de corrente elétrica em um solenoide, é utilizado um ímã em barra. Para tanto, são testadas as seguintes possibilidades: I. Movimenta-se o ímã com velocidade constante, mantendo o solenoide próximo e parado. II. Gira-se o ímã com velocidade angular constante, mantendo o solenoide próximo e parado. III. Movimenta-se o solenoide com velocidade constante, mantendo o ímã próximo e parado. IV. Movimenta-se ambos com velocidades iguais em módulo, direção e sentido. Dessas possibilidades, quais podem gerar corrente elétrica no solenoide? a) Apenas I e II. b) Apenas II e IV. c) Apenas III e IV. d) Apenas I, II e III. e) Apenas I, III e IV. 12. Uma barra metálica de massa m 250 g desliza ao longo de dois trilhos condutores, paralelos e horizontais, com uma velocidade de módulo v 2,0m / s. A distância entre os trilhos é igual a L 50cm, estando eles interligados por um sistema com dois capacitores ligados em série, de capacitância C 1 C 2 6,0 μf, conforme ilustra a figura a seguir:

6 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 C 1 em micro joules. a) 384 b) 192 c) 96 d) 48 e) A principal aplicação da Indução Magnética, ou Eletromagnética, e a sua utilização na obtenção de energia. Podem-se produzir pequenas f.e.m. com um experimento bem simples. Considere uma espira quadrada com 0,4 m de lado que está totalmente imersa num campo 2 magnético uniforme (intensidade B 5,0 wb / m ) e perpendicular as linhas de indução. Girando a espira até que ela fique paralela as linhas de campo. Sabendo-se que a espira acima levou 0,2 segundos para ir da posição inicial para a final, a alternativa correta que apresenta o valor em módulo da f.e.m. induzida na espira, em volts, é: a) 1,6 b) 8 c) 4 d) 0, O crescimento populacional e as inovações tecnológicas do século XX criaram uma grande demanda de energia elétrica. Para produzi-la, escavamos o chão em busca de carvão ou óleo para alimentar as usinas termelétricas, extraímos, enriquecemos e fissionamos urânio para aquecer a água nas usinas nucleares, inundamos grandes extensões de terra para armazenar a água que move as turbinas das hidrelétricas, ou erguemos torres com imensos cata-ventos para utilizarmos a energia eólica. Em comum, todas essas formas de produção de energia elétrica baseiam-se na lei da indução de Faraday, descoberta ainda no século XIX, a qual expressa o fato de que: a) o aquecimento de uma bobina condutora induz o movimento de agitação térmica dos elétrons do condutor. b) o movimento de rotação de uma bobina condutora induz uma força mecânica que movimenta os elétrons do condutor. c) o movimento de rotação de uma bobina condutora induz uma força eletromotriz que movimenta os elétrons do condutor. d) a variação do fluxo elétrico através de uma bobina condutora induz uma força eletromotriz que movimenta os elétrons do condutor. e) a variação do fluxo magnético através de uma bobina condutora induz uma força eletromotriz que movimenta os elétrons do condutor. 15. Michael Faraday foi um cientista inglês que viveu no século XIX. Através de suas descobertas foram estabelecidas as bases do eletromagnetismo, relacionando fenômenos da eletricidade, eletroquímica e magnetismo. Suas invenções permitiram o desenvolvimento do gerador elétrico, e foi graças a seus esforços que a eletricidade tornou-se uma tecnologia de uso prático. Em sua homenagem uma das quatro leis do eletromagnetismo leva seu nome e

7 Δ pode ser expressa como: ε onde ε é a força eletromotriz induzida em um circuito, é o Δt fluxo magnético através desse circuito e t é o tempo. Considere a figura abaixo, que representa um ímã próximo a um anel condutor e um observador na posição O. O ímã pode se deslocar ao longo do eixo do anel e a distância entre o polo norte e o centro do anel é d. Tendo em vista essas informações, identifique as seguintes afirmativas como verdadeiras (V) ou falsas (F): ( ) Mantendo-se a distância d constante se observará o surgimento de uma corrente induzida no anel no sentido horário. ( ) Durante a aproximação do ímã à espira, observa-se o surgimento de uma corrente induzida no anel no sentido horário. ( ) Durante o afastamento do ímã em relação à espira, observa-se o surgimento de uma corrente induzida no anel no sentido horário. ( ) Girando-se o anel em torno do eixo z, observa-se o surgimento de uma corrente induzida. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. a) F F V V. b) F V F V. c) V V F F. d) V F V V. e) F F V F. 16. Referindo-se à interação de correntes elétricas com campos magnéticos, assinale (V) para as afirmativas verdadeiras ou (F), para as falsas. I. O funcionamento de um gerador de corrente elétrica pode ser explicado pela lei de Faraday. II. Ao girar o eixo de um motor de corrente contínua, com as mãos, ele funcionará como um gerador de corrente elétrica. III. Um fio percorrido por uma corrente elétrica e colocado em um campo magnético uniforme sofrerá a ação de uma força magnética, independente da sua orientação no campo. A afirmativa correta encontrada é: a) V, V, F. b) V, F, V. c) F, V, V. d) F, F, V. e) F, V, F. 17. O funcionamento dos geradores de usinas elétricas baseia-se no fenômeno da indução eletromagnética, descoberto por Michael Faraday no século XIX. Pode-se observar esse fenômeno ao se movimentar um imã e uma espira em sentidos opostos com módulo da velocidade igual a v, induzindo uma corrente elétrica de intensidade i, como ilustrado na figura.

8 A fim de se obter uma corrente com o mesmo sentido da apresentada na figura, utilizando os mesmos materiais, outra possibilidade é mover a espira para a: a) esquerda e o imã para a direita com polaridade invertida. b) direita e o imã para a esquerda com polaridade invertida. c) esquerda e o imã para a esquerda com mesma polaridade. d) direita e manter o imã em repouso com polaridade invertida. e) esquerda e manter o imã em repouso com mesma polaridade. 18. 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 19. A tecnologia das grandes usinas hidroelétricas depende de extensas linhas de transmissão. As linhas de transmissão usualmente transportam energia elétrica em tensão. O transformador é um dispositivo que permite transformar baixa tensão e corrente em alta tensão e corrente e vice-versa. No transformador, o fluxo magnético associado ao campo criado pela corrente no primário gera uma corrente no secundário, conforme a lei de Faraday. A alternativa que completa, corretamente, as lacunas é: a) alta alta baixa contínua. b) alta baixa alta alternada. c) baixa baixa baixa contínua. d) alta alta baixa alternada. e) baixa baixa alta contínua. 20. O circuito mostrado na figura é constituído por um gerador com f.e.m. ε e um resistor de resistência R. Considere as seguintes afirmações, sendo a chave S fechada: I. Logo após a chave S ser fechada haverá uma f.e.m. autoinduzida no circuito. II. Após um tempo suficientemente grande cessará o fenômeno de autoindução no circuito. III. A autoindução no circuito ocorrerá sempre que houver variação da corrente elétrica no tempo.

9 Assinale a alternativa verdadeira. a) Apenas a I é correta. b) Apenas a II é correta. c) Apenas a III é correta. d) Apenas a II e a III são corretas. e) Todas são corretas. 21. A corrente elétrica induzida em uma espira, ao se aproximar e afastar com velocidade constante um imã na direção do seu eixo, conforme indicado na figura a seguir, é: a) contínua e se opõe à variação do fluxo magnético que a originou. b) alternada e se opõe à variação do fluxo magnético que a originou. c) contínua e ocorre a favor da variação do fluxo magnético que a originou. d) alternada e ocorre a favor da variação do fluxo magnético que a originou. 22. Analise a figura a seguir. O gráfico da figura acima registra a variação do fluxo magnético, Φ, através de uma bobina ao longo de 5 segundos. Das opções a seguir, qual oferece o gráfico da f.e.m induzida, ε, em função do tempo? a)

10 b) c) d) e) 23. Um gerador homopolar consiste de um disco metálico que é posto a girar com velocidade angular constante em um campo magnético uniforme, cuja ação é extensiva a toda a área do disco, conforme ilustrado na figura abaixo. Ao conectar, entre a borda do disco e o eixo metálico de rotação, uma lâmpada L cuja resistência elétrica tem comportamento ôhmico, a potência dissipada no seu filamento, em função do tempo, é melhor representada pelo gráfico: a) b)

11 c) d) 24. A figura abaixo representa três posições, P1, P2 e P3, de um anel condutor que se desloca com velocidade v constante numa região em que há um campo magnético B, perpendicular ao plano da página. Com base nestes dados, é correto afirmar que uma corrente elétrica induzida no anel surge: a) apenas em P1. b) apenas em P3. c) apenas em P1 e P3. d) apenas em P2 e P3. e) em P1, P2 e P O desenvolvimento do eletromagnetismo contou com a colaboração de vários cientistas, como Faraday, por exemplo, que verificou a existência da indução eletromagnética. Para demonstrar a lei de indução de Faraday, um professor idealizou uma experiência simples. Construiu um circuito condutor retangular, formado por um fio com resistência total R = 5 Ù, e aplicou através dele um fluxo magnético Ö cujo comportamento em função do tempo t é descrito pelo gráfico. O fluxo magnético cruza perpendicularmente o plano do circuito. Em relação a esse experimento, considere as seguintes afirmativas: 1. A força eletromotriz induzida entre t = 2 s e t = 4 s vale 50 V. 2. A corrente que circula no circuito entre t = 2 s e t = 4 s tem o mesmo sentido que a corrente que passa por ele entre t = 8 s e t = 12 s. 3. A corrente que circula pelo circuito entre t = 4 s e t = 8 s vale 25 A. 4. A potência elétrica dissipada no circuito entre t = 8 s e t = 12 s vale 125 W. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas 2 e 4 são verdadeiras. b) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. c) Somente as afirmativas 1, 3 e 4 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 1 e 4 são verdadeiras.

12 e) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras. 26. Um campo magnético cuja intensidade varia no tempo atravessa uma bobina de 100 espiras e de resistência elétrica desprezível. A esta bobina está conectada em série uma lâmpada cuja resistência elétrica é de 10,0 Ω e que está dissipando 10,0 W. A variação temporal do fluxo magnético através de cada espira é, em módulo, de: a) 0,01 Wb/s. b) 0,10 Wb/s. c) 1,0 Wb/s. d) 10,0 Wb/s. e) 100,0 Wb/s. 27. Há vários tipos de tratamentos de doenças cerebrais que requerem a estimulação de partes do cérebro por correntes elétricas. Os eletrodos são introduzidos no cérebro para gerar pequenas correntes em áreas específicas. Para se eliminar a necessidade de introduzir eletrodos no cérebro, uma alternativa é usar bobinas que, colocadas fora da cabeça, sejam capazes de induzir correntes elétricas no tecido cerebral. Para que o tratamento de patologias cerebrais com bobinas seja realizado satisfatoriamente, é necessário que: a) haja um grande número de espiras nas bobinas, o que diminui a voltagem induzida. b) o campo magnético criado pelas bobinas seja constante, de forma a haver indução eletromagnética. c) se observe que a intensidade das correntes induzidas depende da intensidade da corrente nas bobinas. d) a corrente nas bobinas seja contínua, para que o campo magnético possa ser de grande intensidade. e) o campo magnético dirija a corrente elétrica das bobinas para dentro do cérebro do paciente. 28. Para escoar a energia elétrica produzida em suas turbinas, a hidrelétrica de Itaipu eleva a tensão de saída para aproximadamente V. Em sua residência, as tomadas apresentam uma tensão de 127 V e/ou 220 V. O equipamento que realiza essa tarefa de elevar e abaixar a tensão é o transformador. É correto afirmar que: a) o princípio de funcionamento de um transformador exige que a tensão/corrente seja contínua. b) o princípio de funcionamento de um transformador exige que a tensão/corrente seja alternada. c) o transformador irá funcionar tanto em uma rede com tensão/corrente alternada quanto em uma com tensão/corrente contínua. d) o transformador irá funcionar quando, no enrolamento primário, houver uma tensão/corrente contínua e, no secundário, uma alternada. 29. Os dínamos são geradores de energia elétrica utilizados em bicicletas para acender uma pequena lâmpada. Para isso, é necessário que a parte móvel esteja em contato com o pneu da bicicleta e, quando ela entra em movimento, é gerada energia elétrica para acender a lâmpada. Dentro desse gerador, encontram-se um imã e uma bobina. O princípio de funcionamento desse equipamento é explicado pelo fato de que a:

13 a) corrente elétrica no circuito fechado gera um campo magnético nessa região. b) bobina imersa no campo magnético em circuito fechado gera uma corrente elétrica. c) bobina em atrito com o campo magnético no circuito fechado gera uma corrente elétrica. d) corrente elétrica é gerada em circuito fechado por causa da presença do campo magnético. e) corrente elétrica é gerada em circuito fechado quando há variação do campo magnético. 30. O circuito da figura a seguir é composto de uma bateria å, um resistor R e uma chave S. Ao fechar a chave, instantaneamente, aparecerá uma corrente induzida nas espiras retangulares A e B. Os sentidos dessa corrente em A e B, respectivamente, são: a) horário e horário. b) horário e anti-horário. c) anti-horário e horário. d) anti-horário e anti-horário.

14 Gabarito: Resposta da questão 1: [B] A figura mostra uma vista de cima da situação proposta. Quando a intensidade da corrente aumenta ou diminui, as linhas de indução serão mais próximas ou mais distantes, respectivamente. Mas, conforme mostra a figura, pela simetria o fluxo de linhas entrando é igual ao fluxo de linhas saindo, não havendo, portanto, variação do fluxo magnético, ou seja, ΔΦ 0. De acordo com a lei de Faraday, a força eletromotriz induzida é dada pela expressão: ΔΦ ε ε 0. Δt Resposta da questão 2: [A] Para definir a resposta devemos ter presente todas as formas de energia geradas a partir de indução eletromagnética, ou seja, que a partir do giro de um rotor em um campo magnético, consegue-se induzir a corrente elétrica. Abaixo relacionamos os tipos de geradores: Pilha gera energia elétrica através de reações químicas, portanto não usa a indução. Painéis fotovoltaicos transformam a luz solar em eletricidade sem a indução. Usinas termoelétricas, nucleares, eólicas e hidrelétricas - utilizam a indução eletromagnética para transformar as energias térmica, nuclear, dos ventos e das quedas de água em energia elétrica. Resposta da questão 3: [C] Em um transformador, a potência no primário é igual a potência no secundário. Logo, P1 P2 100 V2 i2 100 i2 5 i2 20 A Como os aparelhos estão ligados em paralelo e todos requerem uma corrente de ap i 0,1 A, pela Lei de Kirchhoff, sabemos que a corrente irá se dividir igualmente para cada um dos

15 aparelhos. Desta forma, podemos calcular o número de aparelhos (n) que podem ser alimentados conforme cálculo a seguir: i2 20 n i ap 0,1 n 200 aparelhos Resposta da questão 4: [A] [F] Com o imã oscilando próximo a uma bobina, temos variação do campo magnético e geração de corrente alternada induzida. [V] Haverá indução da corrente elétrica no circuito devido ao movimento oscilatório dos imãs. [V] Este fenômeno é conhecido pela Lei de Lenz: a corrente induzida gerada pelo movimento do imã gera um campo magnético que se opõe ao do imã, tentando anular a ação deste. [F] Quando o fluxo magnético é constante, não temos geração de corrente induzida. [F] Somente parte da energia mecânica do movimento dos braços é convertida em energia térmica, há perdas de energia, pois se sabe da Termodinâmica que não existe máquina térmica com eficiência de 100%. Resposta da questão 5: [C] [A] Incorreta. Porque o fluxo do campo magnético varia conforme a direção do vetor normal à superfície da espira, ou seja, ΦB ABcos θ. [B] Incorreta. Pois, a frequência da corrente induzida será alternada devido à variação do fluxo do campo magnético que ora aumenta, ora diminui. [C] Correta. Durante um ciclo, a força eletromotriz é inicialmente nula para a posição em que se encontra; depois de 1 4 de volta atinge um valor máximo max ε e depois de 1 2 volta é zero novamente. 3 de volta depois, atinge o valor ε 4 max e ao completar a volta atinge o valor zero mais uma vez. Assim, a força eletromotriz induzida oscila conforme a função senoide entre os valores ε max, portanto, de forma alternada. [D] Incorreta. Porque a frequência de oscilação da rede (f) é dada em ciclo por segundo ou ω Hz e vale f. 2π [E] Incorreta. O valor da força eletromotriz varia de constante e nem varia B ω. εmax a εmax e, portanto, não é Resposta da questão 6: [C] Segundo a Lei de Lenz, a variação do fluxo magnético irá gerar uma corrente induzida que irá se opor a variação desse fluxo magnético. Gerando uma repulsão eletromagnética. Resposta da questão 7: [C] O funcionamento dos transformadores é baseado no princípio da indução eletromagnética, descoberta pelo físico inglês Michael Faraday, em Quando a corrente de uma bobina varia, seu campo magnético induz uma força eletromotriz (f.e.m.) numa bobina vizinha. Para um transformador ideal, temos: V1 N1 I2 V N I Em que:

16 V 1 é a tensão no primário V 2 é a tensão no secundário N 1 é o número de espiras do primário N 2 é o número de espiras do secundário I 1 é a corrente no primário I 2 é a corrente no secundário Nota-se pela expressão que o número de espiras é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à corrente. Portanto, para o enrolamento da esquerda temos maior número de espiras e maior tensão. Resposta da questão 8: [D] Uma f.e.m. será induzida ao longo de uma espira fechada se o fluxo magnético através da Δφ mesma sofrer variação. O módulo da f.e.m. é dado por: ε e seu sentido é tal que Δt produza uma corrente induzida no sentido dado pela lei de Lenz. Resposta da questão 9: [A] ΔΦ A (Bf B i) ε Δt ε ε (Bf B i) Δt Δt A ε r i 3 3 r i Δt 0, Δt (Bf B i) (Bf B i) A Considerando Δt f i f i f i (B B ) 17,5 10 (B B ) (B B ) 175 mt / s Resposta da questão 10: [B] O fato de não haver corrente induzida na espira, indica que não existe variação do fluxo magnético sobre a espira e, portanto, não aparecem correntes induzidas na mesma. Sendo constantes a posição da espira e o ângulo entre os vetores indução magnética e a normal à superfície, não havendo corrente induzida, então o vetor indução magnética B deve ser constante e uniforme em todo o deslocamento da espira. Está correta a alternativa [B]. Resposta da questão 11: [D] Haverá corrente induzida no solenoide se houver movimento relativo entre o imã e o solenoide, provocando variação no campo magnético interno ao solenoide, produzindo-se assim, a corrente induzida no mesmo. O único item em que não há movimento relativo entre os dois é o da afirmativa [IV], sendo falsa. As restantes afirmativas são verdadeiras e, portanto a alternativa [D] é correta. Resposta da questão 12: [D] A tensão total (U T ) induzida na associação de capacitores é: UT BL v 8 0,5 2 8 V. Como os dois capacitores são iguais e estão ligados em série, cada um fica submetido à

17 tensão igual à metade da tensão total: U 4 V. Aplicando a expressão da energia armazenada no capacitor: CU E J E 48 μj. 2 2 Resposta da questão 13: [C] Sabendo que: Δθ θ θ ε Δt Δt o Então, calculando os valores dos fluxos em ambas as situações, é possível calcular a f.e.m. induzida na espira. θo B A cos 0 5 0,4 0,4 1 θo 0,8 Wb θ B A cos ,4 0,4 0 θ 0 Wb Assim, 0 0,8 ε 0,2 ε 4V Resposta da questão 14: [E] A lei de Faraday-Neümann nos dá que a força eletromotriz induzida é a variação do fluxo magnético através da espira, em relação ao tempo. Resposta da questão 15: [A] Falsa. Para que surja uma corrente induzida no anel, é necessário que haja um movimento relativo entre imã e espira e consequentemente uma variação de fluxo magnético. Falsa. De acordo com a Lei de Lenz, quando se aproxima um imã de uma espira, surgirá uma corrente elétrica circulando nesta espira que por sua vez criará um campo magnético no entorno da espira de forma que este irá se opor ao campo magnético que originou a corrente elétrica. Assim, podemos dizer que no centro da espira surgirá um polo magnético Norte para se opor ao movimento de aproximação do imã. Pela Regra da mão direita, podemos chegar que a corrente induzida no anel será no sentido anti-horário. Verdadeira. Pela mesma explicação do item acima. Verdadeira. Pois com o este movimento haverá uma variação do fluxo magnético. Resposta da questão 16: [A] [I] VERDADEIRA. A lei de Faraday (relativa a indução magnética) diz que se existe um movimento relativo entre um condutor elétrico e um campo magnético, será induzida neste condutor uma corrente elétrica e, por consequência, uma força eletromotriz induzida. Este é o princípio de funcionamento de um gerador de energia elétrica. [II] VERDADEIRA. Ao girar um motor de corrente contínua, a força aplicada ao eixo do motor faz com que sejam cortadas linhas de campo magnético e por consequência aparecerá uma tensão gerada nos terminais deste motor.

18 [III] FALSA. O problema nesta afirmativa é sua última parte: independente da sua orientação no campo. Dependendo da direção e sentido do campo magnético, bem como da orientação do fio em relação as linhas de campo, a direção e sentido da Força magnética irá se alterar. Resposta da questão 17: [A] Na figura mostrada, está havendo afastamento relativo entre o ímã e a espira. Nessa situação, de acordo com a lei de Lenz, ocorre força de atração entre ambos, formando um polo sul na extremidade esquerda da espira. Para que uma outra situação apresente corrente no mesmo sentido, a extremidade esquerda da espira deve continuar formando um polo sul. Isso pode ser conseguido invertendo o ímã e provocando um movimento de aproximação relativa entre eles, deslocando o ímã para a direita e a espira para a esquerda. Resposta da questão 18: [E] Dados: 2 3 n 5; r 3cm 3 10 m; ΔB (3,5 1) 2,5 T; Δt 9ms 9 10 s; π 3. A força eletromotriz média (Em) é dada pela variação do fluxo magnético ( ΔΦ ) em relação ao tempo ( Δ t) ΔΦ ΔB A ΔB π r 2, , Em n n 5 Δt Δt Δt Em 3,75 V. Resposta da questão 19: [D] As linhas de transmissão usualmente transportam energia elétrica em alta tensão e baixa corrente para evitar perdas excessivas por efeito Joule ao longo da transmissão. Antes da distribuição, é necessário, então, o emprego de transformadores, equipamentos que permitem transformar baixa tensão e alta corrente em alta tensão e baixa corrente e vice-versa. Essa transformação somente pode ocorrer com corrente alternada, de acordo com o processo da indução eletromagnética. Resposta da questão 20: [E] A autoindução ocorre sempre que a corrente no circuito sofrer variação, acarretando variação do fluxo magnético no próprio circuito. Assim: I. Correta. Logo após o fechamento da chave a corrente elétrica aumenta. II. Correta. Quando a corrente estabiliza, cessa a variação do fluxo magnético. III. Correta, conforme já comentado. Resposta da questão 21: [B] De acordo com a Lei de Lenz, a corrente induzida é num sentido tal, que gere um fluxo induzido na tendência de anular o fluxo indutor. Assim: - quando o ímã se aproxima, aumenta o fluxo magnético está entrando na espira. Pela regra da mão direita nº 1 (regra do saca-rolha) surge na espira corrente (i) no sentido anti-horário para o observador O.

19 - quando o ímã se afasta, diminui o fluxo magnético entrando na espira. Aplicando a mesma regra, conclui-se que a corrente inverte o sentido, sendo, portanto, corrente alternada. Resposta da questão 22: [B] Comparando o gráfico dado com a variação do fluxo magnético Φ com o tempo e a expressão para variação linear do fluxo com a força eletromotriz ε, temos: ΔΦ ε Δt Comparando os possíveis sinais de ε nos intervalos de tempo em que temos retas, podemos avaliar: - Quando ΔΦ 0, obrigatoriamente ε 0 (isto ocorre entre 0 e 1 s e entre 4 e 5 s); - Quando ΔΦ 0, obrigatoriamente ε 0 (isto ocorre entre 1 e 2 s); - Quando ΔΦ 0, obrigatoriamente ε 0 (isto ocorre entre 2 e 4 s); Portanto, o gráfico que representa corretamente a força eletromotriz é o da alternativa [B]. Resposta da questão 23: [C] Ao rotacionar o disco metálico imerso no campo magnético perpendicular ao disco, é gerado entre a extremidade do disco e o seu centro uma FEM (E) induzida dependente da velocidade angular do disco. Considerando a velocidade angular do disco, a FEM (E) induzida também será constante. Assim, a potência dissipada no resistor é dada por: 2 E P R Sendo a resistência (R) da lâmpada constante (resistor ôhmico), podemos concluir que a potência dissipada na lâmpada será constante. Resposta da questão 24: [C] Para haver corrente elétrica induzida, deve haver variação do fluxo magnético através do anel. Isso só ocorre enquanto ele está entrando ou saindo da região em que há campo magnético, ou seja, apenas em P1 e P3. Resposta da questão 25: [D] Analisando cada uma das proposições. 1. Verdadeira. De acordo com a lei de Faraday-Neumann, a força eletromotriz induzida ( ) (em módulo), é dada pelo módulo da taxa de variação do fluxo magnético ( ), relativamente ao

20 tempo ( t). De 2 s a 4 s, temos: = = V. t Falsa. O sentido da corrente induzida depende do sinal da variação do fluxo magnético. De 2 s a 4 s a variação é positiva, enquanto que, de 8 s a 12 s a variação é negativa, acarretando correntes de sentidos opostos. 3. Falsa. Entre 4 s e 8 s, a corrente induzida é nula, pois o fluxo magnético é constante, ou seja, a variação do fluxo é nula ( = 0). 4. Verdadeira. De 8 s a 12 s a força eletromotriz induzida é: = = 25 V. t 12 8 A potência dissipada no circuito é: P = P = 125 W. R 5 Resposta da questão 26: [B] Dados: P = 10 W; R = 10 ; n = 100. A força eletromotriz ( ) induzida na bobina alimenta a lâmpada. Da expressão da potência elétrica, vem: P = 2 R = PR = 100 = 10 V. Da lei de Lenz, a força eletromotriz induzida numa bobina com n espiras é dada por: = n t, na qual representa a variação temporal do fluxo magnético através de cada t espira. Então, substituindo: 10 = 100 t t = 0,10 Wb/s. Resposta da questão 27: [C] A intensidade da corrente induzida depende da variação do fluxo magnético gerado pela corrente na bobina: quanto mais intensa for a corrente na bobina, maior será a intensidade da corrente induzida no cérebro. Resposta da questão 28: [B] Para haver corrente elétrica induzida, é necessário que haja variação do fluxo magnético. Isso só é possível com corrente alternada. Resposta da questão 29: [E] De acordo com a lei de Faraday-Neumann, a corrente elétrica induzida num circuito fechado ocorre quando há variação do fluxo magnético através do circuito.

21 Resposta da questão 30: [A] Quando a chave é fechada, criam-se fluxos magnéticos ( ) crescentes nas espiras A e B, que pela regra da mão direita nº1 (ou regra do sacarrolhas), estão saindo do plano que as contém. Pela lei de Lenz, essa variação de fluxo crescente gera um fluxo induzido ( ind) em sentido oposto, que novamente, pela regra da mão direita nº 1, gera nas espiras correntes induzidas (i e i ), ambas no sentido horário como se indica na figura a seguir.