Física E Semiextensivo V. 4

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1 GAARITO Físca E emextensvo V. 4 Exercícos 0) a) b) c) 0. Falsa. 0. Verdadera. F =.. L. sen θ 04. Falsa. 08. Falsa. 6. Falsa. 3. Verdadera. F =.. L. sen θ A força é dretamente proporconal ao produto do campo pela corrente. 07) 68 0) N 03) A 04) 05) A A partr do enuncado, construu-se a fgura abaxo. A relação entre campo magnétco, corrente elétrca e força magnétca é obtda pela regra da mão dreta nº. Para o fo fcar em equlíbro, a ntensdade do peso deve ser a mesma da força magnétca. F mag fo A força é perpendcular ao plano da folha, entrando nela. 0. Falsa. 0. Falsa. 04. Verdadera. 08. Falsa. 6. Falsa. 3. Falsa. 64. Verdadera. F =.. L. sen θ 06) 34 p vsão do letor 08) 09) A V = 4,8 V m = 5 g = kg L = 0 cm = 0, m R = 0, Ω F magnétca N N sul norte força (perpendcular à folha, entrando nela) 3 P = m. g = = 5. 0 N Físca E

2 GAARITO No fo todo temos: Vsão frontal força força exo rotação V = R. 4,8 = 0,. = 40 A Rotação no sentdo ant-horáro em relação ao letor. c) Dmnur a resstênca do reostato de modo que aumente a ntensdade da corrente. Para que ocorra o equlíbro: P = F magnétca = 5. 0 N F =.. L. sen θ 5. 0 = ,. =, T 4) O campo magnétco é drgdo do polo norte para o polo sul nos trechos C e AD a força magnétca é nula ( e são paralelos) usando a regra da mão esquerda. As forças nos trechos A (F A ) e CD (F CD ) estão ndcadas na fgura: 0) A ) D ) a) ε = 50 V e P d = 5 W b) x = 0,05 m 3) a) b) Ant-horáro, em relação ao letor c) Dmnur a resstênca do reostato de modo que aumente a ntensdade da corrente. a) N A ntensdade das forças que agem sobre C e AD é zero ( e são paralelos, θ = 0 ) Intensdade de F A F A = F CD = Lsen θ = , F A = F CD = 4, T. 5) D b) força 6) E 7) 4 F força A + R F 0. Falsa. O campo resultante é dferente de zero. 0. Verdadera. r = Falsa. Físca E

3 GAARITO 08. Verdadera. 6. Falsa. Afastá-los. 3. Verdadera. 3) 8) D A confguração das lnhas de ndução magnétca permte conclur que os sentdos das correntes elétrcas são dferentes. Então as forças magnétcas trocadas pelos fos são de repulsão e têm a mesma ntensdade. A força magnétca que atua no fo da esquerda é para a esquerda. F F 9) A 0) 6 ) D ) E 0. Incorreta. O campo magnétco resultante que atua no fo 4 aponta para nordeste. 0. Correta. 04. Incorreta. Os fos e 3 atraem-se mutuamente. 08. Correta. 6. Correta. 3. Incorreta. Aponta para nordeste. F + 4) C d = cm F = µ o... π. d F = π.... π. 0 F = T Atração F = µ... L πd 7 4. π F = π F = N e a força é de repulsão entre os fos se as correntes possuem sentdos opostos. 5) 0 F = µ o... π. d F = µ o.. π. d F como = = 6) a),8. 0 Wb; 7,. 0 Wb b),35 V 0,30 cm 0,30 cm A = 0,09 m a) o =. A. cos 0 o o = 0,. 0,09. o =,8. 0 wb ƒ =. A. cos 0 o ƒ = 0,8. 0,09. ƒ =7,. 0 wb Físca E 3

4 GAARITO 7) C 8) b) ε = = ε =,35 V ( 7,. 0 8,. 0 ) 004, Trecho V ε = = ( 0, ) = + V 0, 9) Falsa. Não exste varação no fluxo. 0. Falsa. Para que exsta força eletromotrz nduzda basta haver varação no fluxo. 04. Verdadera. 08. Verdadera. ( 4) ε = = + 3V 6. Falsa. Não há varação no fluxo. 3. Verdadera. ε = ( 4) = = 3V 30) 37 V 3) 4, V 3) ε nd. 6,3 mv 33) 34) C 35) E 36) C 37) 38) E 39) Desde que haja varação do fluxo na espra haverá corrente nduzda. De acordo com a le de Faraday-Neumann, a corrente elétrca nduzda num crcuto fechado ocorre quando há varação do fluxo magnétco através do crcuto. 40) a) W R = rad/s W D = 750 rad/s b) T D = 8, s c) ε = V. a) A velocdade angular da roda dantera (ω R ) pode ser calculada por meo da expressão ω = ϕ π = T Como T R = 0,5 s, então: ω R =. 3 ω R = rad/s 05, A velocdade escalar da roda e do exo do dínamo no ponto de contato é a mesma, ou seja: v R = v D ω R. R R = ω D. R D. 0,5 = ω D. 0,008 ω D = 750 rad/s b) A partr da defnção de velocdade angular: ω D = π 6 T D = T D 750 T D = s c) abendo que: R L = 6 P L = 4 W, podemos calcular a força eletromotrz ε, que almenta a lâmpada, utlzando a expressão P = U 4 = ε R 6 44 = ε ε = V 4) C 4) C 43) C Apenas nas regões onde ocorre varação do campo magnétco. ó haverá ndução de corrente na espra quando, de algum modo, a corrente que crcula no crcuto produzr na espra um fluxo magnétco varável no tempo (le de Lenz). Isso só ocorre na proposção apresentada na alternatva (c). 44) 4 0. Incorreta. Entre t = 4 s e t = 5 s não há força eletromotrz nduzda, pos o fluxo permanece constante. 0. Incorreta. ε = φ ε =. A.cos θ ( 0). π. π ε = 0 ε = 0,6 V. 4 Físca E

5 GAARITO 04. Incorreta. ε = φ ε =. A.cos θ ( 0). π. π ε = 0 ε = 0,6 V 08. Correta. ε = φ ε =. A.cos θ ( 0). π. π ε = 6 5 ε = 0,6 V.. 48) 49) Q P = P = m. c. T , P =. (4 J) P = 40 W ε = V ε = 0,8 V ε =. v. L 0,8 = 0,8. v. v = m/s V P = R V 40 = V = V = 0,8 V = ε R = 06, 8 = 0,0 A 6. Correta. 3. Incorreta. A força eletromotrz pode ser calculada com base na le de Faraday. L = I m v 45) E 46) C 47) 4 A R = 0 Ω A C D = 0 T v = 80 m/s L = 0,6 m ε = v.. 3, = v v = 4 m/s v = v o + = X (4) = X 96 = 0 X X = 9,8 m 50) a) μv (em módulo). b) 5 ma. ( T ) ε = v.. ε = 80. 0,6. 0 ε = 480 V V = R. 480 = 0. = 4 A t (s) Físca E 5

6 GAARITO a) R A = πr A = 3 (. 0 ) A =. 0 4 m ( ) ε = 4 4 o cos 0 0 =. 0 ε =,. 0 5 V 53) C 54) D a) A = 6 8 = 8T ε = = A. A.cos 0 ε = 0,4. 0 espras ε = 4 V b) V = R. 4 = 4. = A o = 8. 0, 06., b) = πr = π.. 0 m A = πr = π(. 0 3 ) Pos r = mm =. 0 3 m Assm: R = ρ π.. 0 = = Ω 3 A π(. 0 ) V = R. I,. 0 5 = I =,5. 0 A 5) a),. 0 Wb b) 3,6. 0 Wb c),. 0 V 30 cm 40 cm 55) A Q R = 0 nduzdo 56) A 57) A nduzdo A = 0, m θ = 60 o a) =. A. cos θ =. 0,. cos 60 o =,. 0 wb b) =. A. cos θ = 6. 0,. cos θ = 3,6. 0 wb N ímã E A D I. Em E teremos a formação de um norte e uma corrente de A para. Assm uma corrente de C para D aparecerá em E defletndo a bússola (regra da mão dreta). E C c) ε = 5) a) 4,0 V b),0 A = =,. 0 V II. Com o ímã parado, não há ndução eletromagnétca e, portanto, a bússola mantém-se como na posção ncal. R = 4Ω N = 0 espras 30 cm III. Em E teremos a formação de um sul, e uma corrente de para A será gerada. A stuação descrta acarretará uma deflexão oposta à stuação I. 0 cm A = 0,3 m x 0, m x 0,06 m 58) C 6 Físca E

7 GAARITO 59) D crado por (aumentando) Observação: em () o campo estará aumentando a corrente nduzda e crará um campo em sentdo contráro; corrente ant-horára I nduzdo por gerando a corrente Em () o campo estará dmnundo a corrente nduzda e crará um campo no mesmo sentdo. corrente horára 60) 6) A Quando o ímã se movmenta no tubo de cobre, há uma varação do fluxo magnétco que provoca o aparecmento de uma corrente elétrca nduzda. De acordo com a le de Lenz, a força magnétca gerada nesse anel de cobre deve opor-se a esse movmento, assm, a corrente elétrca nduzda tem sentdo horáro, de acordo com a regra da mão dreta. 0. Falsa. Na entrada a força magnétca é Na saída a força magnétca é F M. F M. Logo, a espra levará menos tempo para frear, pos é constantemente freada. 0. Falsa. 04. Verdadera. Todo fo percorrdo por corrente elétrca esquenta (efeto Joule). 08. Verdadera. 6. Verdadera. Veja a observação acma. N 63) 0. Verdadera. O sentdo da corrente nduzda é tal que se opõe à causa que lhe deu orgem. Como esta se deu a partr do aumento de um campo magnétco, a corrente nduzda cra um campo em sentdo contráro. As lnhas de ndução magnétca no ímã estão sando do polo norte e chegando ao polo sul. Tal confguração está representada na alternatva A. 6) 8 0. Verdadera. 04. Falsa. À medda que a espra é ntroduzda no campo, o módulo do fluxo magnétco aumenta. 08. Verdadera. 6. Falsa. a F magnétca () () F =.. L. sen 90 o F =.. L como = V R F =. V R. a Físca E 7

8 GAARITO 64) 65) 94 No momento em que a chave C é fechada, o campo magnétco gerado por esse solenode sobre o segunte está aumentando. O campo gerado no solenode abaxo é horzontal para dreta e está aumentando. A corrente nduzda cra um campo no sentdo contráro; logo, horzontal para a esquerda. Perceba o sentdo da corrente nduzda. F A A F II. 0. Falsa. O campo magnétco decresce com o aumento da dstânca. Como as espras se dstancam do fo, o campo magnétco no seu nteror dmnu. 0. Verdadera. 04. Falsa.. nd 08. Verdadera. A varação do fluxo por tempo será maor ε =. 6. Verdadera. 3. Falsa. 64. Verdadera. 66) 67) A nd 68) 86 69) C 0. Falsa. Na queda a corrente nduzda rá gerar um polo norte no solenode se opondo ao movmento do ímã. 0. Verdadera. Porque há varação do fluxo magnétco. 04. Verdadera. 08. Falsa. Na entrada no solenode a força magnétca é oposta à força peso, aumentando assm o tempo que o ímã leva para atravessar o solenode. 6. Verdadera. Na entrada o fluxo magnétco no nteror do solenode estará aumentando, crando assm uma corrente. Da metade nferor até sar completamente, o fluxo dentro do solenode estará dmnundo, crando uma corrente num sentdo oposto ao da entrada. 3. Falsa. Haverá varação no fluxo, portanto f.e.m. nduzda. 64. Verdadera. I. C 70) a nduzdo b 0. Incorreta. O módulo da força eletromotrz nduzda na bobna é dretamente proporconal à varação do fluxo magnétco em função do tempo. 0. Correta. 04. Correta. P TOTAL = V TOTAL. 5 = V TOTAL. V TOTAL =,5 V V EPIRA = 5 50, V EPIRA = 0,05 V 08. Incorreta. Quanto maor a frequênca do movmento do ímã, maor será a lumnosdade da lâmpada. 6. Correta. 3. Incorreta. O trabalho realzado para mover o ímã para dentro e para fora da bobna é transformado parcalmente em energa lumnosa na lâmpada. 8 Físca E

9 GAARITO 7) A Quando o ímã se movmenta na dreção do exo da bobna, atravessando-a de um lado para outro, produz nela uma varação do fluxo magnétco. Desse modo, pelo Prncípo de Faraday, surge na bobna uma corrente nduzda que va acender a lâmpada. Esse fenômeno físco é denomnado ndução eletromagnétca. Como o ímã atravessa a bobna de um lado para o outro e também nverte o seu sentdo de movmento, a corrente nduzda será alternada (ora tem sentdo horáro, ora ant-horáro). 7) 7 73) 74) D 75) D 0. Correta. 0. Correta. 04. Correta. 08. Incorreta. e não houver vento e a espra permanecer parada não haverá força eletromotrz nduzda porque não há varação de fluxo magnétco. Para que se tenha uma força eletromotrz nduzda sobre uma espra, é necessáro que haja a varação de fluxo. 6. Correta. O fluxo magnétco através da área da espra pode ser calculado pela expressão: ϕ =. A. cosθ em que θ é o ângulo formado entre o vetor normal à área da espra e o campo magnétco. Quando o ângulo θ vale 80 ϕ =. A. cosθ ϕ = (. 0 ). (. 0 3 ). cos80 ϕ =. 0 5 T. m Quando o ângulo θ vale 0 ϕ =. A. cosθ ϕ = (. 0 ). (. 0 3 ). cos0 ϕ =. 0 5 T. m I. A turbna se movmenta com a passagem da água (cnétca) e essa energa é transformada em elétrca pelo gerador. II. A energa potencal da água é transformada em energa cnétca, movendo as pás da turbna. I. Verdadera. Pos, de acordo com o enuncado, a energa lberada pela fssão nuclear é utlzada para se obter vapor, que acona a turbna. II. Verdadera. Pos, de acordo com o enuncado, a energa cnétca adqurda pela turbna é transferda para o gerador, onde é transformada em elétrca. III. Falsa. O vapor de água na câmara de condensação é lquefeto, sendo em seguda bombeado de volta ao reator. 76) 77) D 78) C 79) E O esquema mostrado é de uma usna hdrelétrca, convertendo energa cnétca da água em energa elétrca. Nas condções do enuncado, a melhor opção sera o uso das células fotovoltacas, pos a ncdênca solar é alta o ano todo. () fusível (proteção) (4) gerador (3) motor ou receptor elétrco () 80) 06 8) E 8) A 83) C 84) E 85) C 86) E 87) C 88) E 0. Falsa. = N N. 0. Verdadera. Indução eletromagnétca. 04. Verdadera. 08. Falsa. Não necessaramente. Exstem transformadores abaxadores ou aumentadores de tensão. 6. Falsa. = N N. A alteração de voltagens é a alteração de tensões elétrcas em correntes alternadas. Isso está de acordo com a le de Faraday. O transformador, para funconar, precsa ser lgado a uma fonte de tensão alternada. Da forma proposta, haverá fluxo no secundáro, porém não haverá ndução eletromagnétca. Físca E 9

10 GAARITO 89) 05 90) 9) C N < N V < V > 0. Verdadera. 0. Falsa. O transformador não funcona lgado a uma fonte de tensão contínua. 04. Verdadera. 08. Falsa.. N =. N > 6. Falsa. 9) 4 0. Verdadera. 0. Falsa. A ndução eletromagnétca é ocasonada por valores de correntes varáves que nduzem o aparecmento de correntes nduzdas no secundáro. 04. Falsa. Um transformador não funcona lgando o prmáro a uma fonte de tensão contínua (batera). 08. Verdadera. V = V V N N 500 = V = 0 V. 6. Falsa. Tanto a tensão quanto a corrente sofrem transformações. 3. Verdadera. Ø =. A. cosθ 93) D V P. P = V. 80. = V. 40 V = 4 V Relação entre = N P VP = = 80 N V 4 = 0 94) a) N /N = 40 b) s = 400 A a) V N = V N 8800 N = 0 N N N = = 40 b) P prmáro = P secundáro + P secundáro (conservação da energa) = P secundáro + V = P secundáro = P secundáro P secundáro = V. = = = 400 A 0 Físca E