Ensino Médio. Lista. Aluno(a): Nº. Série: 3ª Turma: Data: / /2018. Lista 10 Indução Eletromagnética

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1 Ensino Médio Professor: Vilson Mendes Disciplina: Física I Aluno(a): Nº. Série: 3ª Turma: Data: / /2018 Lista 10 Indução Eletromagnética Lista 1. A espira circular de área A = 60 cm 2 passa da posição 1 para a posição 2 e, a seguir, para a posição 3, estando imersa num campo magnético uniforme de intensidade B = T. Determine a variação do fluxo magnético através da espira ao passar da posição 1 para a posição 2 e da posição 1 para a posição Um ímã aproxima-se de uma espira, a atravessa e depois se afasta. Determine o sentido da corrente elétrica induzida em relação ao observador O, durante a aproximação e durante o afastamento. Na espira é induzida uma corrente elétrica: a) nas três situações descritas. b) somente na situação 1. c) somente nas situações 1 e 2. d) somente nas situações 2 e 3. e) somente na situação Uma espira é constituída por dois fios condutores CDEF e GH apoiados nos lados CD e EF. O conjunto está imerso num campo magnético uniforme B, saindo do plano do papel. Determine o sentido da corrente elétrica induzida na espira quando o condutor GH é deslocado verticalmente para baixo, com velocidade constante. 3. Considere as três situações apresentadas Uma espira retangular atravessa uma região onde existe um campo magnético uniforme, perpendicular ao plano da espira. Determine o sentido da corrente elétrica induzida na espira, na situação indicada, na qual ela está sendo retirada do campo Página 1

2 6. Um condutor retilíneo e uma espira retangular situam-se num mesmo plano. O condutor retilíneo é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade I constante. Determine o sentido da corrente elétrica i induzida na espira no caso em que ela está se afastando do fio com velocidade constante v. 7. Uma bateria, uma bobina e uma espira circular, cujo eixo coincide com o da bobina, estão dispostos conforme mostra a figura. Determine, em relação ao observador O, o sentido da corrente elétrica induzida no instante em que a chave ch é fechada e no instante em que ela é aberta. Se a chave permanece fechada, há corrente induzida na espira? 10. O condutor AC de comprimento L desloca-se com velocidade constante v. No instante t, ele passa pela posição 1 e no instante t + Δt, pela posição 2. Qual é o módulo da força eletromotriz média induzida na espira nesse intervalo de tempo? Sabe-se que o conjunto está imerso num campo magnético uniforme de intensidade B, conforme indica a figura. Dê a resposta em função de B, L e v. 8. O fluxo magnético na superfície de uma espira varia com o tempo conforme o gráfico abaixo. Revisando o conteúdo 1. (UFPR) A figura indica a existência do campo magnético B de 0,2 T, orientado segundo o eixo y. Determine o módulo da força eletromotriz média induzida nos intervalos de tempo: a) de 0 a 1,0 s; b) de 1,0 s a 2,0 s; c) de 2,0 s a 4,0 s 9. Uma espira circular de área A=4, m 2 está imersa num campo magnético de intensidade B = 2, T, conforme indica a figura. Esse campo é reduzido a zero em 2,0 s. Qual é o módulo da força eletromotriz média induzida nesse intervalo de tempo? Determine o fluxo deste campo através da face abcd, dando a resposta em mwb. 2. (EEM-SP) Um fio condutor, em forma de anel, com raio R = 5 cm, está numa região do espaço onde existe um campo magnético constante e uniforme, de módulo B = 1 T. A direção de B forma com o plano do anel um ângulo de 30º. Calcule o fluxo de B através do anel. Página 2

3 3. (UFMG) Uma bobina condutora, ligada a um amperímetro, é colocada em uma região onde há um campo magnético B, uniforme, vertical, paralelo ao eixo da bobina, como representado nesta figura: 1. um ímã ou uma bobina permanecem parados próximos ao circuito. 2. um ímã ou um eletroímã movem-se na região do circuito. 3. ocorrem variações, com o tempo, do campo magnético na região do circuito. Está correto o que se afirma apenas em: a) 1 b) 2 c) 3 d) 1 e 3 e) 2 e 3 5. (Fuvest-SP) Aproxima-se um ímã de um anel metálico fixo em um suporte isolante, como mostra a figura. Essa bobina pode ser deslocada horizontal ou verticalmente ou, ainda, ser girada em torno do eixo PQ da bobina ou da direção RS, perpendicular a esse eixo, permanecendo, sempre, na região do campo. Considerando-se essas informações, é correto afirmar que o amperímetro indica uma corrente elétrica quando a bobina é: a) deslocada horizontalmente, mantendo-se seu eixo paralelo ao campo magnético. b) deslocada verticalmente, mantendo-se seu eixo paralelo ao campo magnético. c) girada em torno do eixo PQ. d) girada em torno da direção RS. 4. (Pasusp) Uma das mais importantes formas de produção de energia elétrica, em nossa vida cotidiana, é proveniente de processos de transformação que envolvem a obtenção dessa energia pelo movimento. A construção de geradores de energia elétrica baseia-se nos estudos de Faraday, que observou correntes elétricas (induzidas) em circuitos fechados, sem que pilhas ou baterias estivessem conectadas aos mesmos. As figuras representam, esquematicamente, situações fundamentais para a compreensão das condições necessárias para a obtenção de corrente elétrica induzida. Correntes elétricas induzidas aparecem em um circuito fechado quando: 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. 6. (UFPB) Em um laboratório de Eletricidade e Magnetismo, um grupo de estudantes analisa os efeitos produzidos pelo movimento relativo entre um ímã e uma espira condutora, conforme representação na figura abaixo. Considerando essas informações, identifique as afirmativas que descrevem corretamente os fenômenos a serem observados pelos estudantes. 1. Ao se fixar a espira e dela ser aproximado o ímã, uma corrente induzida na espira com sentido horário é observada. 2. Ao se fixar o ímã e dele ser afastada a espira, uma corrente induzida na espira com sentido horário será observada. 3. Ao se fixar a espira e dela ser afastado o ímã, una corrente induzida na espira no sentido horário é observada. Página 3

4 4. Ao se fixar o ímã e dele ser aproximada a espira, uma corrente induzida no sentido antihorário será observada. 5. Para induzir uma corrente na espira, é suficiente que um fluxo de linhas de indução de campo magnético atravesse essa espira. 7. (UEG-GO) A figura abaixo representa um ímã preso a uma mola que está oscilando verticalmente, passando pelo centro de um anel metálico. a) ABCD, se a espira girar até 90º, apenas no sentido horário. b) ABCD, se a espira girar até 90º, no sentido horário ou anti-horário. c) ABCD, se a espira girar até 90º, apenas no sentido anti-horário. d) DCBA, se a espira se aproximar do polo norte. e) DCBA, se a espira se aproximar do polo sul. 9. (UFU-MG) Uma aliança de noivado de ouro (condutora elétrica), pendurada por um barbante (isolante), é solta (em P) para balançar no mesmo plano que a contém. Durante o seu movimento pendular, essa aliança entra (em E) em uma região que contém um campo magnético de intensidade B, o qual entra na folha perpendicularmente ao plano da aliança e de seu movimento. Essa aliança atravessa essa região e sai dela (em S), conforme figura abaixo. Com base no princípio da conservação de energia e na lei de Lenz, responda aos itens a seguir. a) Qual é o sentido da corrente induzida quando o ímã se aproxima (descendo) do anel? Justifique. b) O que ocorre com a amplitude de oscilação do imã? Justifique. 8. (Cefet-SP) A produção de energia elétrica em usinas hidrelétricas baseia-se no fenômeno da indução eletromagnética. Esse fenômeno ocorre quando uma bobina se encontra mergulhada em um campo magnético. Um gerador transforma energia mecânica devida à queda-d'água em energia elétrica por meio do movimento relativo entre o campo magnético e a bobina. A figura a seguir ilustra esse processo. Na figura, uma espira retangular ABCD de área constante está imersa, em repouso, num campo magnético uniforme horizontal criado entre os polos norte e sul de um ímã, perpendicularmente às linhas de indução desse campo. Essa espira pode rodar ao redor de um eixo vertical, no sentido horário ou anti-horário (indicado na figura) ou mover-se, mantendo seu plano sempre perpendicular às linhas de indução, aproximandose do polo norte ou do polo sul do ímã. Pode-se afirmar corretamente que surgirá na espira uma corrente induzida no sentido: Considerando a figura como referência, marque a alternativa correta. a) Enquanto a aliança estiver saindo (em S) da região com campo magnético, a corrente elétrica induzida que a percorrerá criará um campo magnético no sentido contrário ao sentido do campo magnético (B) existente. b) Enquanto a aliança estiver entrando (em E) na região com campo magnético, surgirá nela uma corrente elétrica induzida no sentido horário. c) Enquanto a aliança permanecer totalmente no interior da região com campo magnético, a corrente elétrica induzida que a percorrerá criará um campo magnético no sentido contrário ao sentido do campo magnético (B) existente. d) Enquanto a aliança estiver saindo (em S) da região com campo magnético, surgirá nela uma corrente elétrica induzida no sentido horário. 10. (Unimontes-MG) O gráfico apresenta a variação do fluxo magnético através de uma bobina, com o tempo. A bobina constitui um circuito fechado, com resistência R = 10 Ω. O valor da corrente elétrica induzida na bobina, entre t = 0,3 s e t = 0,4 s, é: Página 4

5 a) zero b) 4,0 A c) 3,0 A d) 2,0 A 11. (UFV-MG) Uma bobina composta de 10 espiras circulares, de área A cada uma, é colocada entre os polos de um grande eletroímã onde o campo magnético é uniforme e forma um ângulo de 30º com o eixo da bobina (como mostra a figura abaixo). Reduzindo-se o campo magnético com uma taxa igual a 0,5 T/s, o módulo da força eletromotriz induzida na bobina, durante a variação do campo magnético, é: a) 5A/2 b) 5 3 A/2 c) 5 3 A/20 d) 5A/20 Gabarito: 1. 2, Wb e 4, Wb. 2. Aproximação: sentido horário em relação ao observador O; afastamento: sentido anti-horário em relação ao observador O. 3. d 4. Sentido horário. 5. Sentido anti-horário. 6. Sentido horário. 7. No instante em que a chave é fechada, o sentido da corrente induzida é horário. No instante em que a chave é aberta, o sentido é anti-horário. No intervalo de tempo em que a chave permanece fechada, não há corrente induzida, pois o fluxo magnético não varia. 8. a) 6, V b) 0 c) 3, V 9. 4, V 10. ε = B.L.v Revisando o conteúdo 1. 2 mwb 2. Aproximadamente Wb 3. d 4. e 5. e 6. II, III e IV. 7. a) O sentido da corrente no anel é o horário. b) A amplitude diminui. 8. b 9. d 10. b 11. b Página 5