C O L É G I O K E N N E D Y / R E D E P I T Á G O R A S PLANO DE ESTUDO TRIMESTRE:2º
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- Maria dos Santos Maria de Belem Pereira Bergler
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1 C O L É G I O K E N N E D Y / R E D E P I T Á G O R A S PLANO DE ESTUDO TRIMESTRE:2º PLANO DE ESTUDO DISCIPLINA: FÍSICA PROFESSOR:MARCÃO ANO/SÉRIE: 3º ANO EM DATA DA AVALIAÇÃO: 08/08/17 CONTEÚDO(S) A SER(EM) COBRADO(S) NA AVALIAÇÃO: INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA PÁGINA (S) DO LIVRO DO ALUNO: Previsão da data do plantão para tirar dúvidas: Em sala Equipe de TI (Recebido em: 10/07/17, 09h33; Postado no site em: 10/07/17, 14h30). Exercícios/tarefas a serem realizados(as): QUESTÃO 01 Um imã preso a um carrinho desloca-se com velocidade constante ao longo de um trilho horizontal. Envolvendo o trilho há uma espira metálica, como mostra a figura. Pode-se afirmar que, na espira, a corrente elétrica: a) é sempre nula; b) existe somente quando o imã se aproxima da esfera; c) existe somente quando o imã está dentro da espira; d) existe somente quando imã se afasta da espira; e) existe quando o imã se aproxima ou se afasta da espira. QUESTÃO 02 A figura mostra um imã e um anel metálico. O eixo do imã (eixo x) é perpendicular ao plano do anel e passa pelo seu centro. Não haverá corrente elétrica induzida no anel se ele: a) deslocar-se ao longo do eixo x b) deslocar-se ao longo do eixo y c) girar em torno do eixo x d) girar em torno do eixo y e) girar em torno do eixo z
2 QUESTÃO 03 Um anel metálico rola sobre uma mesa, passando, sucessivamente, pelas posições P, Q, R e S, como representado na figura. Na região indicada pela parte sombreada na figura, existe um campo magnético uniforme, perpendicular ao plano do anel, representado pelo símbolo B. Considerando-se essa situação, é correto afirmar que, quando o anel passa pelas posições Q, R e S, a corrente elétrica nele: a) é nula apenas em R e tem sentidos opostos em Q e em S. b) tem o mesmo sentido em Q, em R e em S. c) é nula apenas em R e tem o mesmo sentido em Q e em S. d) tem o mesmo sentido em Q e em S e sentido oposto em R. QUESTÃO 04 Aproxima-se um ímã de um anel metálico fixo em um suporte isolante, como mostra a figura. O movimento do ímã, em direção ao anel, a) não causa efeitos no anel. b) produz corrente alternada no anel. c) faz com que o polo sul do ímã vire polo norte e vice versa. d) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de atração entre anel e ímã. e) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de repulsão entre anel e ímã. QUESTÃO 05 A Figura à direita mostra uma espira metálica com 60 cm de lado, sendo deslocada para a direita, com velocidade v = 20m/s em uma região onde existe um campo magnético uniforme de intensidade B = 0,10T, perpendicular ao plano da espira e saindo do papel. De acordo com essas informações, pode-se afirmar que a f.e.m induzida e o sentido da corrente induzida na espira são, respectivamente: a) 0,6 V, sentido horário. b) 1, 2, sentido horário. c) 1, 2, sentido anti-horário. d) 2, 4 V, sentido horário e) 2, 4 V, sentido anti-horário.
3 QUESTÃO 06 O fluxo magnético através do anel da figura é Wb. Quando a corrente que produz este fluxo é interrompida, o fluxo cai a zero no intervalo de tempo de 1,0 ms. Determine a intensidade da força eletromotriz média induzida no anel, em volts. QUESTÃO 07 O gráfico mostra a dependência com o tempo de um campo magnético espacialmente uniforme que atravessa uma espira quadrada de 10 cm de lado. Sabe-se que a resistência elétrica do fio, do qual é formada a espira, é 0,2 ohm. Calcule a corrente elétrica induzida na espira, em ma, entre os instantes t = 0 e t = 2,0 s. QUESTÃO 08 Quando uma barra metálica se desloca num campo magnético, sabe-se que seus elétrons se movem para uma das extremidades, provocando entre elas uma polarização elétrica. Desse modo, é criado um campo elétrico constante no interior do metal, gerando uma diferença de potencial entre as extremidades da barra. Considere uma barra metálica descarregada, de 2,0 m de comprimento, que se desloca com velocidade constante de módulo v = 216 km/h num plano horizontal (veja figura), próximo à superfície da Terra. Sendo criada uma diferença de potencial (ddp) de 3, V entre as extremidades da barra, o valor do componente vertical do campo de indução magnética terrestre nesse local é de a) 6, T b) 1, T c) 2, T d) 4, T e) 5, T
4 QUESTÃO 09 Uma espira em forma de U está ligada a um condutor móvel AB. O conjunto é submetido a um campo de indução magnética, B = 4,0 T, perpendicular ao plano do papel e orientado para dentro dele. A largura da espira é, L = 2,0 cm Determine a força eletromotriz induzida e o sentido convencional da corrente, sabendo que a velocidade AB é 20 cm / s. QUESTÃO 10 Em uma região onde existe um campo magnético uniforme B = 0,2T na direção vertical, uma barra metálica de massa desprezível, comprimento L=1m e resistência elétrica R = 0,5Ω desliza sem atrito, sob a ação de um peso, sobre trilhos condutores paralelos de resistência desprezível, conforme a figura. Sabendo que o circuito formado pela barra e pelos trilhos está contido em um plano horizontal e que, após alguns instantes, a barra passa a se mover com velocidade constante, identifique a origem da força que equilibra o peso e, considerando a massa M=40g e a aceleração da gravidade g=10m/s2, calcule o valor da velocidade constante. QUESTÃO 11 O Airbus A da TAM, tem 60m de envergadura (distância entre os extremos das asas). Ele voa a 720km/h e a uma altitude constante, numa região onde a componente vertical do vetor indução magnética da Terra (campo magnético terrestre) tem valor de T. Calcule a diferença de potencial (fem) induzida entre os extremos das asas.
5 QUESTÃO 12 A linha telefônica fixa residencial é movida a corrente elétrica contínua (CC), com tensão de 45V, e funciona de forma independente da rede elétrica convencional, que é de corrente alternada (CA) e com tensão de 220V. Devido a uma freqüente falta de energia na linha convencional de sua casa, Joãozinho, estudante do ensino médio, pensou em fazer um transformador elevador de tensão, para usar na luminária de sua mesa de estudo. Sua ideia é tirar energia da tomada do telefone (o que é proibido por lei) e usá-la numa situação de emergência. Pode-se dizer que o objetivo de Joãozinho a) será alcançado, mas, pela lei de Faraday, o rendimento da luminária cairá um pouco em relação àquele obtido quando a luminária é ligada na rede convencional. b) só será alcançado se a linha telefônica tiver tensão de, pelo menos, 110 V. c) não será alcançado, pela impossibilidade de se elevar tensão contínua para tensão alternada somente com um transformador. d) não será alcançado, porque tensão só pode ser baixada, e, não, elevada. QUESTÃO 13 O fenômeno da indução eletromagnética permite explicar o funcionamento de diversos aparelhos, entre eles o transformador, o qual é um equipamento elétrico que surgiu no início do século 19, como resultado da união entre o trabalho de cientistas e engenheiros, sendo hoje um componente essencial na tecnologia elétrica e eletrônica. Utilizado quando se tem a necessidade de aumentar ou diminuir a tensão elétrica, o transformador é constituído por um núcleo de ferro e duas bobinas, conforme ilustra a figura a seguir. Uma das bobinas (chamada de primário) tem N1 espiras e sobre ela é aplicada a tensão U1, enquanto que a outra (chamada de secundário) tem N2 espiras e fornece a tensão U2. Sobre o transformador, é correto afirmar: a) É utilizado para modificar a tensão tanto em sistemas de corrente contínua quanto nos de corrente alternada. b) Só aparece a tensão U2 quando o fluxo do campo magnético produzido pelo primário for constante. c) Num transformador ideal, a potência fornecida ao primário é diferente da potência fornecida pelo secundário. d) Quando o número de espiras N1 é menor que N2, a corrente no secundário é maior que a corrente no primário. e) Quando o número de espiras N1 é menor que N2, a tensão U2 será maior que a tensão aplicada U1. QUESTÃO 14 Determine o valor da tensão elétrica induzida entre as extremidades de um fio condutor de 60 cm de comprimento que se move com velocidade constante de 40 m/s perpendicularmente às linhas de indução magnética de um campo de 12 T. a) ε= 288 V b) ε = 2,88 V c) ε = 28,8 V d) ε = 8,28 V e) ε = 88,2 V
6 QUESTÃO 15 O fenômeno da indução eletromagnética permite explicar o funcionamento de diversos aparelhos, entre eles o transformador, o qual é um equipamento elétrico que surgiu no início do século 19, como resultado da união entre o trabalho de cientistas e engenheiros, sendo hoje um componente essencial na tecnologia elétrica e eletrônica. Utilizado quando se tem a necessidade de aumentar ou diminuir a tensão elétrica, o transformador é constituído por um núcleo de ferro e duas bobinas, conforme ilustra a figura a seguir. Uma das bobinas (chamada de primário) tem N 1 espiras e sobre ela é aplicada a tensão U 1, enquanto que a outra (chamada de secundário) tem N 2 espiras e fornece a tensão U 2. Sobre o transformador, é CORRETO afirmar: a) é utilizado para modificar a tensão tanto em sistemas de corrente contínua quanto nos de corrente alternada. b) só aparece a tensão U 2 quando o fluxo do campo magnético produzido pelo primário for constante. c) num transformador ideal, a potência fornecida ao primário é diferente da potência fornecida pelo secundário. d) quando o número de espiras N 1 é menor que N 2, a corrente no secundário é maior que a corrente no primário. e) quando o número de espiras N 1 é menor que N 2, a tensão U 2 será maior que a tensão aplicada U 1. QUESTÃO 16 Suponha que uma espira retangular de área igual a 2,4 x 10-1 m 2 imersa em uma região onde existe um campo de indução magnética B, cuja intensidade é igual a 3 x 10-2 T, perpendicular ao plano da espira. De acordo com as informações, determine o fluxo magnético através da espira. QUESTÃO 17 Suponha que uma espira quadrada de lado igual a 2 cm seja colocada em um campo magnético uniforme cuja intensidade vale 2 T. Determine o fluxo magnético nessa espira quando ela for colocada perpendicularmente às linhas de campo magnético. QUESTÃO 18 As figuras abaixo representam uma espira e um imã próximos. Das situações abaixo, a que NÃO corresponde à indução de corrente na espira é aquela em que: a) a espira e o imã se afastam; b) a espira está em repouso e o imã se move para cima; c) a espira se move para cima e o imã para baixo; d) a espira e o imã se aproximam; e) a espira e o imã se movem com a mesma velocidade para a direita.
7 QUESTÃO 19 Uma espira metálica é deslocada para a direita, com velocidade constante v = 10 m/s, em um campo magnético uniforme B = 0,20 Wb/m 2. Com relação à figura abaixo, quando a resistência da espira é 0,80 e, a corrente induzida é igual a: Dados: CF = 20 cm a) 0,50 A b) 5,0 A c) 0,40 A d) 4,0 A e) 0,80 A QUESTÃO 20 Uma espira, locomovendo-se paralelamente ao solo e com velocidade constante, atravessa uma região onde existe um campo magnético uniforme, perpendicular ao plano da espira e ao solo. O fluxo magnético registrado, a partir do instante em que a espira entra nessa região até o instante de sua saída, é apresentado no gráfico da figura. Analisando o gráfico, pode-se dizer que a força eletromotriz induzida, em volts, no instante t = 0,1 s, é: a) 80. b) 60. c) 40. d) 20. e) 0. QUESTÃO 21 Um ímã natural está próximo a um anel condutor, conforme a figura. Considere as proposições: I. Se existir movimento relativo entre eles, haverá variação do fluxo magnético através do anel e corrente induzida. II. Se não houver movimento relativo entre eles, existirá fluxo magnético através do anel, mas não corrente induzida. III. O sentido da corrente induzida não depende da aproximação ou afastamento do ímã em relação ao anel. Estão corretas: a) todas b) somente III c) somente I e II d) somente I e III e) somente II e III
8 QUESTÃO 22 O supermercado dispõe de um transformador de energia elétrica que opera com tensão de V no enrolamento primário e tensões de 120 V e 220 V, respectivamente, nos enrolamentos secundários 1 e 2. Considere que os valores das tensões sejam eficazes e que o transformador seja ideal. a) Determine a relação entre o número de espiras no enrolamento primário e no secundário 2. b) Sabendo que a potência no enrolamento primário é de W e que a corrente no secundário 2 é 150 A, calcule a corrente elétrica no enrolamento secundário 1. QUESTÃO 23 Rafael utiliza duas bobinas, uma pilha, um interruptor e um amperímetro para fazer a montagem mostrada nesta figura: Ele liga uma das bobinas em série com a pilha e com o interruptor, inicialmente, desligado. Em seguida, ele conecta a outra bobina ao amperímetro e a coloca próximo à primeira. Em seguida, Rafael liga o interruptor no instante t1 e desliga-o no instante t2. Assinale a alternativa cujo gráfico melhor representa a corrente no amperímetro em função do tempo, na situação descrita.
9 QUESTÃO 24 O autodidata Michael Faraday, notável cientista inglês, dedicou seus estudos a diversos ramos da Física, entre eles o Eletromagnetismo. Nesse ramo, a sua grande contribuição foi, sem dúvida, a descoberta do fenômeno da indução eletromagnética, que possibilitou o surgimento e o desenvolvimento dos grandes geradores elétricos e dos transformadores, equipamentos imprescindíveis aos atuais sistemas elétricos de energia, utilizados em todo o mundo. Antes de Faraday anunciar a sua descoberta, o que se sabia era que uma corrente elétrica, ao percorrer um condutor, produzia um campo magnético. Tal fenômeno foi estudado por vários cientistas, entre eles André-Marie Ampère, físico e matemático francês que construiu o primeiro eletroímã. Com relação ao Eletromagnetismo, é CORRETO afirmar que A) Faraday descobriu que, em determinadas condições, um campo elétrico pode originar uma corrente elétrica. B) nos enrolamentos de um transformador, há indução de força eletromotriz devido ao movimento relativo entre eles e o campo magnético existente no núcleo de ferro do transformador. C) o funcionamento do gerador elétrico (alternador) de um automóvel moderno pode ser explicado com a utilização da lei de Faraday. D) a lei de Faraday, apesar de sua inquestionável importância para o Eletromagnetismo, tem uma grande limitação: só é aplicável a equipamentos em corrente contínua, isto é, não-alternada. QUESTÃO 25 A figura mostra um tipo de "gato", prática ilegal e extremamente perigosa usada para roubar energia elétrica. Esse "gato" consiste em algumas espiras de fio colocadas próximas a uma linha de corrente elétrica alternada de alta voltagem. Nas extremidades do fio que forma as espiras, podem ser ligadas, por exemplo, lâmpadas, que se acendem. EXPLIQUE o princípio físico de funcionamento desse "gato".
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