Professor: Luciano Dias (IFGO) Sobre uma mesa plana, horizontal e feita de material dielétrico, foi montado o circuito abaixo representado.

Transcrição

1 Professor: Luciano Dias 01 - (IFGO) Sobre uma mesa plana, horizontal e feita de material dielétrico, foi montado o circuito abaixo representado. Esse circuito é constituído por uma barra metálica de massa desprezível, comprimento l = 0,50 m e resistência R = 0,50, que pode deslizar sem nenhuma resistência sobre trilhos condutores paralelos de resistência desprezível, devido à ação do peso da massa M = 50 g. Na região onde o circuito se encontra, atuam um campo magnético uniforme vertical e para cima, de intensidade B = 0,50 T, e um campo gravitacional igualmente vertical e para baixo, de intensidade g = 10 m.s 2. Sendo assim, é correto afirmar que a velocidade da barra, considerada constante, será de: a) 1, m.s 1 b) 8,00 m.s 1 c) 4, m.s 1 d) 4,00 m.s 1 e) 8, m.s (UNIRG TO) Um técnico precisa enrolar uma bobina para baixar a voltagem de um dispositivo de 220 volts para 60 volts. Porém, ele vai usar uma bobina prévia com 440 voltas. Após enrolar a nova bobina, como ficará, respectivamente, a relação número de voltas da bobina do primário, voltagem do primário e número de voltas da bobina do secundário, voltagem do secundário? a) 440, 220 e 120, 60. b) 120, 220 e 440, 60. c) 440, 220 e 30, 60. d) 30, 220 e 440, (UEFS BA) A figura representa uma barra metálica que se desloca com velocidade uniforme de módulo v, em uma região onde existe um campo magnético uniforme de intensidade B.

2 Nessas condições, enquanto a barra metálica permanecer em movimento, é correto afirmar: a) Os elétrons livres da barra estarão em contínuo movimento. b) A extremidade superior da barra fica eletrizada negativamente. c) Os elétrons livres se movimentam sob a ação exclusiva da força elétrica. d) Os elétrons livres ficam submetidos à ação exclusiva da força magnética. e) A força eletromotriz será induzida na barra, quando os elétrons livres atingirem a condição de equilíbrio estático (Unicastelo SP) Uma espira retangular condutora penetra em uma região na qual existe um campo de indução magnética constante, com direção perpendicular ao plano do papel e sentido para dentro do papel, conforme esquematizado na figura. Quando o segmento XY da espira penetra no campo, surge na espira uma corrente elétrica induzida com sentido e uma força magnética no segmento XY que tende a a velocidade da espira. Os termos que completam, correta e respectivamente, as lacunas do texto são: a) horário aumentar b) anti-horário diminuir c) anti-horário aumentar d) horário manter constante e) horário diminuir 05 - (FCM MG) Uma bobina entra e sai de uma região delimitada pelo quadrado, onde existe um campo magnético uniforme, provocando uma variação do fluxo magnético (Φ) no interior da bobina, como mostra o gráfico abaixo. Para que tal fato aconteça, o campo magnético dentro da região quadrada deve ter sua direção e sentido a) perpendicular a esta folha, entrando nela.

3 b) perpendicular a esta folha, saindo dela. c) horizontal para a esquerda. d) vertical para cima (UDESC) A Figura 8 esboça um experimento idealizado para aquecer líquidos, que consiste em um condutor em forma de U, ligado a uma resistência elétrica R = 0,016. Entre os dois braços do condutor, há uma haste metálica que é livre para deslizar e possui comprimento L = 1,0 m, fechando um circuito. Envolvendo a resistência, há um reservatório termicamente isolado contendo 100 g de água. Um campo magnético uniforme e perpendicular ao plano da figura de intensidade B = 0,8 T é aplicado sobre o circuito (direcionado para dentro do plano desta página). 1 cal = 4J Assinale a alternativa que indica a velocidade V de deslizamento da haste para elevar, a cada segundo, a temperatura da água em 0,1ºC. a) 3,0 m/s b) 2,0 m/s c) 1,0 m/s d) 8,0 m/s e) 0,5 m/s 07 - (UEL PR) Um anel condutor de raio a e resistência R é colocado em um campo magnético homogêneo no espaço e no tempo. A direção do campo de módulo B é perpendicular à superfície gerada pelo anel e o sentido está indicado no esquema da figura a seguir. No intervalo t = 1 s, o raio do anel varia de metade de seu valor. Calcule a intensidade e indique o sentido da corrente induzida no anel. Apresente os cálculos (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.

4 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. 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) b) c) d) e) 09 - (UNEMAT MT) Observe. A figura mostra um ímã caindo dentro de um tubo preso a um suporte. De acordo com o experimento, assinale a alternativa correta. a) A velocidade do ímã aumenta se o tubo for de ferro. b) O ímã cai mais rapidamente se o tubo for de plástico, ao invés de alumínio. c) O tempo de queda do ímã é o mesmo se o tubo for de ferro ou alumínio. d) Enquanto o ímã cai no interior do tubo de plástico, há uma corrente induzida no tubo.

5 e) O tempo de queda só depende do peso do ímã, independentemente se o tubo for de plástico ou alumínio (UEFS BA) Em nossas residências, tem-se, muitas vezes, necessidade de aumentar ou diminuir a voltagem que é fornecida pelas companhias de energia elétrica. O dispositivo que nos permite resolver esse problema é denominado transformador. Considere que um transformador foi construído com um primário constituído por uma bobina de 400 espiras e um secundário com 2000 espiras. Ao se aplicar no primário uma voltagem de 120 volts, surge no primário uma corrente de 1,5 Ampères. Assim, a corrente em Ampères que aparece no secundário é de a) 0,3 b) 0,5 c) 1,5 d) 2,4 e) 4, (UEM PR) Um solenoide de 20 2 cm de comprimento é constituído de 500 espiras de raio 4 cm. Ele está imerso no vácuo quando uma corrente elétrica, que vai de 0,0 A a 0,5 A em 30 s antes de estabilizarse, é injetada no mesmo. Utilizando essas informações, assinale o que for correto. 01. O fluxo magnético autoinduzido no solenoide, no instante t = 60 s, é 4, Wb. 02. A indutância desse solenoide, no instante t = 60 s, é 8,0 x 10 4 H. 04. A força eletromotriz autoinduzida no solenoide, nos primeiros 30 s, é V. 08. A força eletromotriz autoinduzida no solenoide, ao término dos primeiros 30 s de fluxo de carga em suas espiras, age no sentido da variação desse fluxo, reforçando-o. 16. O fluxo magnético autoinduzido no solenoide, ao término dos primeiros 30 s, se opõe à variação do fluxo magnético provocado pela corrente elétrica nesse solenoide (FMABC) Considere um solenoide de 25cm de comprimento e 500 espiras idênticas. O interior do solenoide é o vácuo, cuja permeabilidade magnética vale 0 = Tm/A, e as espiras têm raio de 15mm. Nestas condições, o valor aproximado da indutância (L), em mh, vale Adote: = 3 a) 0,8 b) 1,8 c) 3,5 d) 5,3 e) 8,0

6 13 - (UFJF MG) Um fio metálico de comprimento l = 0,8 m e área de seção reta transversal A = 1,0 mm 2 é usado para fazer uma espira retangular de lados iguais a a = 0,2 m, como mostra a figura abaixo. A espira é colocada em um campo magnético B, cuja direção é perpendicular ao plano da mesma e cuja intensidade varia a uma taxa constante B/ t = 0,01 T / s. Sabendo que a resistividade do fio metálico é = 2, m, é CORRETO afirmar que a potência, em watts, dissipada na espira por efeito Joule, é: a) 1, b) 2, c) 3,0 10 4, d) 4, e) 5, (UFJF MG) Em uma aula de laboratório, os alunos construíram o seguinte gráfico da variação do fluxo do campo magnético em função do tempo. a) Com base nesse gráfico, calcule a força eletromotriz (f.e.m.) induzida nos intervalos de 0,0 s a 0,2 s, de 0,2 s a 0,4 s e de 0,4 s a 0,6 s. b) Construa o gráfico da f.e.m. induzida em função do tempo (UFG GO) Na figura abaixo, mostra-se um dínamo utilizado em bicicletas para acender a lâmpada do seu farol. O rotor do dínamo de raio r, em contato com o pneu, gira sem deslizar. O dínamo é composto por duas bobinas de N espiras cada. A variação do fluxo magnético em cada espira, por período de rotação do

7 rotor, é BA, sendo A a área efetiva de uma espira e B o campo magnético. Considerando-se que a bicicleta move-se com uma velocidade linear v, determine, em termos dos parâmetros fornecidos, a corrente elétrica necessária para que a potência dissipada pela lâmpada seja P (UFT TO) De quanto deverá ser a magnitude do choque elétrico (f.e.m. induzida) se segurarmos as extremidades de uma bobina composta por 10 espiras de área A=1 [m 2 ] e deixarmos passar ortogonalmente por esta bobina uma densidade de fluxo magnético constante com módulo dado por B=11 [T]? a) 0 [Volts] b) 10 [Volts] c) 110 [Volts] d) 220 [Volts] e) 100 [Volts] 18 - (UFTM) Um anel metálico circular encontra-se em repouso dentro de uma região R, onde atua um campo de indução magnética constante e uniforme, cujo vetor campo magnético está orientado perpendicularmente ao plano dessa folha, que contém o anel, no sentido de entrar nela. Considere que o anel possa mover-se apenas num plano paralelo ao dessa folha de papel. B A seguir são feitas três afirmações a respeito da situação descrita: I. Para que uma corrente elétrica induzida circule pelo anel, basta que ele se movimente para qualquer posição dentro da região R, desde que continue totalmente imerso nela. II. Se o anel sair da região R por qualquer um de seus lados, circulará por ele uma corrente elétrica induzida no sentido horário, apenas enquanto o anel estiver saindo da região R. III. Se o anel permanecer parado dentro da região R, circulará uma corrente induzida de intensidade constante por ele, uma vez que o fluxo magnético pelo anel será constante. Está correto o contido em a) I, apenas.

8 b) II, apenas. c) III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III (UEPB) Os geradores são aparelhos que operam com base na indução eletromagnética e na sua forma mais simples são constituídos por uma espira condutora que gira num campo magnético. Quando a espira gira no campo, o fluxo magnético através dela se altera com o tempo e, num circuito externo, se induz uma força eletromotriz e uma corrente. (Texto adaptado de SERWAY, R.A. Física 3 para cientistas e engenheiros. LTC, 3ª edição, Rio de Janeiro, 1992) Considerando que a espira condutora tem uma resistência de 0,5, é retangular, como mostra a figura abaixo; e desloca-se com velocidade 6,0 m/s, dentro de um campo magnético uniforme de intensidade B = 0,5T, é correto afirmar que a intensidade da corrente induzida que circula na espira vale: a) 1,5 A b) 0,15 A c) 15 A d) 1 A e) 10 A 20 - (UFAL) Uma espira metálica retangular plana, de resistência elétrica R, possui dois de seus lados com comprimento fixo, L, e os outros dois lados de comprimento variável, x (ver figura). Inicialmente, não há corrente elétrica na espira. Um dos lados passa a ser puxado por uma força F, deslizando, com velocidade constante de módulo v, sobre um par de trilhos. Perpendicularmente ao plano da espira, há um campo magnético uniforme, de módulo B e sentido indicado pelo símbolo, ocupando todo o espaço. Nessa situação, uma corrente elétrica, associada ao fluxo de cargas negativas, é induzida na espira. Pode-se afirmar que o módulo e o sentido desta corrente são, respectivamente:

9 a) Bvx/R, anti-horário. b)bvl/r, anti-horário c)bxl/r, anti-horário. d) BvL/R, horário. e) Bvx/R, horário (UFSC) Um dos componentes fundamentais para uma boa qualidade de som é o alto-falante, que consiste basicamente de um cone (geralmente de papelão), uma bobina e um ímã permanente, como mostrado nas figuras abaixo. A respeito do funcionamento do alto-falante, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A intensidade do campo magnético criado pela bobina depende unicamente do número de espiras da mesma. 02. O movimento do cone do alto-falante é consequência da lei de Lenz. 04. A vibração do cone cria no ar regiões de altas e baixas pressões, que se propagam na forma de ondas transversais. 08. A altura do som reproduzido pelo alto-falante depende da frequência do sinal elétrico enviado pelo aparelho de som. 16. A intensidade da onda sonora reproduzida pelo alto-falante é proporcional à intensidade da corrente elétrica que percorre a bobina. 32. A corrente elétrica enviada ao alto-falante percorre a bobina, gerando um campo magnético que interage com o ímã permanente, ocasionando o movimento do cone na direção axial da bobina (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).

10 I II III SituaçãoI SituaçãoII SituaçãoIII A B C Corrente induzida nula Corrente induzida sentido horário Corrente induzida no 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 (UFU MG) O circuito mostrado na figura abaixo consiste de duas barras metálicas colocadas em paralelo entre si e separadas por uma distância L = 10cm. As barras estão conectadas entre suas extremidades por resistências de R1 e R2. Por toda a região compreendida entre as barras existe um campo magnético uniforme, de intensidade 2T, apontando na direção perpendicular ao plano da figura e entrando no papel. Uma outra barra metálica de massa 100g é colocada sobre as duas barras iniciais e puxada por um indivíduo com velocidade constante de 2m/s. O coeficiente de atrito entre as barras é 0,2. Faça o que se pede. a) Calcule as correntes induzidas que circulam nos resistores R1 e R2 e determine o sentido de circulação. b) Calcule a força aplicada pelo indivíduo para manter o movimento da barra a uma velocidade constante. c) Determine a potência dissipada pelos resistores (UDESC) Um ciclista, para medir a velocidade com que se desloca com sua bicicleta, instalou um dispositivo composto por um pequeno ímã preso a um dos raios da roda e uma bobina no garfo. A bobina foi ligada por fios condutores a um mostrador preso ao guidom, conforme ilustra a figura abaixo:

11 A cada giro da roda o ímã passa próximo à bobina, gerando um pulso de corrente elétrica que é detectado e processado pelo mostrador. Analise as afirmativas abaixo, relacionadas à geração desse pulso de corrente elétrica na bobina. I. De acordo com a Lei de Faraday-Lenz, a passagem do ímã próximo à bobina produz uma variação do fluxo do campo magnético na bobina, gerando o pulso de corrente elétrica. II. Não há geração do pulso de corrente elétrica quando a bicicleta estiver se movimentando com velocidade constante, pois não ocorrerá nenhuma variação do fluxo do campo magnético na bobina. III. Conforme a Lei de Coulomb, na passagem do ímã próximo à bobina, elétrons são emitidos pelo ímã e absorvidos pela bobina, gerando o pulso de corrente elétrica. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa II é verdadeira. b) Somente a afirmativa I é verdadeira. c) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. d) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. GABARITO: 01 - Gab: D 02 - Gab: A 03 - Gab: E 04 - Gab: B 05 - Gab: C 06 - Gab: C 07 -Gab: = ; onde f - i; t = BA; 2 a f = BAf = B 4 i = BAi = B a 2 f - i = 3 B a 2 4 Portanto, t = 1s

12 A corrente induzida será 4 3 B a 2 /s. i = 3 B a R 4 R no sentido horário. 08 -Gab: A 09 -Gab: B 10 - Gab: A 11 - Gab: Gab: A 13 - Gab: A 14 - Gab: a) fem t 5,0 0,0 fem 0 0, 2 25V 0,2 0,0 5,0 5,0 0,0 5,0 fem 0,2 0, 4 0V fem 0,4 0, 6 25V 0,4 0,2 0,6 0,4 2 /s, b) 15 - Gab: Portanto, a corrente é i= rp NBA 17 - Gab: A 18 - Gab: B 19 - Gab: B 20 - Gab: B 21 - Gab: Gab: C 23 - Gab: a) No circuito 1, o fluxo magnético aumenta com o tempo. A lei de Lenz determina que a corrente deve fluir no sentido anti-horário, de forma que o campo magnético induzido pelo elemento de corrente aponta em sentido contrário ao campo aplicado. No circuito 2, o fluxo magnético diminui com o tempo. Desta forma, a corrente deve fluir no sentido horário para o campo induzido apontar na direção do campo magnético aplicado. b) 0,2N c) 0,24Watts 25 - Gab: B