Professor: Murllo Nascente Dscplna: Físca Plantão Data: 22/08/18 Fontes de Campo Magnétco 1. Experênca de Oersted Ao aproxmarmos um ímã de uma agulha magnétca, esta sofre um desvo. Dzemos que o ímã gera um campo magnétco que age sobre uma agulha magnétca. Em 1820, o físco dnamarquês Oersted observou que, aproxmando-se uma agulha magnétca de um fo condutor e estabelecendo-se neste uma corrente elétrca, a agulha magnétca sofra um desvo. Conclu então que toda corrente elétrca gera no espaço que a envolve um campo magnétco. 2. Campo magnétco de um condutor retlíneo percorrdo por corrente elétrca Consdere um condutor retlíneo, muto longo e percorrdo por uma corrente elétrca contínua e constante de ntensdade. Consdere agora uma agulha magnétca colocado num ponto P colocada a uma dstânca do condutor. Verfca-se que o vetor ndução magnétca B no ponto P tem as seguntes característcas: dreção: tangente à lnha de ndução (nesse caso são crcunferêncas concêntrcas com o condutor e stuadas em planos perpendculares a ele) que passa por P. Nesse caso, B é perpendcular ao plano defndo pelo ponto P e pelo condutor. sentdo: É dado pela regra prátca da mão dreta. O polegar será dsposto no sentdo da corrente elétrca e os demas dedos, com a mão espalmada, no sentdo do condutor para o ponto P. ntensdade: a ntensdade do vetor B no centro da espra é dada por:. B 2R Se consderarmos n espras justapostas, teremos a chamada bobna chata, cujo vetor ndução magnétca no centro O da bobna é dado por: B n. 2 R 4. Campo magnétco no nteror de um solenóde Chama-se solenóde ou bobna longa a um fo condutor enrolado em hélce clíndrca. A corrente elétrca que percorre o solenóde gera um campo magnétco tal que fora do mesmo as lnhas de ndução são semelhantes às de um ímã. Já em seu nteror as lnhas de ndução são pratcamente retas paralelas, o que nos leva a conclur que aí o campo magnétco é pratcamente unforme. O vetor ndução magnétca B em qualquer ponto do nteror do solenóde é o mesmo e tem as seguntes característcas: dreção: os vetores B no nteror do solenóde têm a dreção do exo do solenóde. sentdo: dado pela regra da mão dreta. ntensdade: a ntensdade do vetor B será dada por:. B 2. d Em que µ é a permeabldade magnétca do meo. Para o vácuo temos que: µ = µ 0 = 4. 10-7 Tm A. 3. Campo magnétco no centro de uma espra crcular Consdere uma espra crcular de rao R, percorrda por uma corrente elétrca de ntensdade. O campo magnétco gerado por essa corrente elétrca no centro da O da espra tem as segunte característcas: dreção: normal ao plano da espra sentdo: dado pela regra da mão dreta. ntensdade: a ntensdade do vetor ndução magnétca no nteror do solenóde é dada por: n B Em que n é o número de espras contdas no comprmento solenóde. EXERCÍCIOS 1. (Uece 2018) O módulo do vetor campo magnétco gerado por uma corrente elétrca constante passando por um fo retlíneo depende da dstânca do ponto de medção do campo ao fo. Assm, é correto afrmar que a dreção desse vetor é a) perpendcular ao fo somente para um dos sentdos da corrente. b) perpendcular ao fo ndependente do sentdo da corrente. c) paralela ao fo ndependente do sentdo da corrente. d) paralela ao fo somente para um dos sentdos da corrente. do - 1 -
2. (Ita 2018) A fgura mostra um fo por onde passa uma corrente I conectado a uma espra crcular de rao a. A semcrcunferênca superor tem resstênca gual a 2R e a nferor, gual a R. Encontre a expressão para o campo magnétco no centro da espra em termos da corrente I. 3. (Eear 2018) Uma espra crcular com 10π cm de dâmetro, ao ser percorrda por uma corrente elétrca de 500 ma de ntensdade, produz no seu centro um vetor campo magnétco de ntensdade gual a 6 10 T. Obs. Utlze 7 μ0 4π 10 t m A a) 1 b) 2 c) 4 d) 5 4. (Upe-ssa 3 2018) Um sstema de espras crculares concêntrcas está dsposto em um plano horzontal. Cada espra conduz uma corrente I, que gra no sentdo ant-horáro, conforme lustra a fgura. O sstema fo montado de forma que os raos das espras dobram a cada espra colocada. Consderando a permeabldade magnétca do vácuo como gual a μ 0, determne o campo magnétco produzdo no centro dessa estrutura quando o número de espras tende ao nfnto. a) μ 0 IR b) μ 0 I 2R c) μ 0 I 4R d) μ 0 I 8R e) μ 0 I 16R 5. (Usf 2018) Um equpamento hosptalar de últma geração contém uma bobna composta por 200 espras com rao de 5 cm, com resstênca elétrca de 0,001 ohm por centímetro. A bobna é lgada a uma fonte de tensão que suporta uma corrente elétrca máxma de 6 A, e que apresenta uma resstênca nterna de 2 ohms. Quando uma corrente elétrca passa por ela, há a geração de um campo magnétco. O módulo do vetor ndução magnétca no centro dessa espra é aproxmadamente gual a Dados: utlze, caso necessáro, π 3 e consdere a permeabldade 7 magnétca do meo como sendo 4π 10 T m A. a) 4 1,2 10 T. b) 1,2 10 T. c) 3,6 10 T. d) 4 2,4 10 T. e) 4,8 10 T. Sobre o comportamento e a geração de um campo magnétco, utlzado na obtenção de magens, é correto afrmar: a) As cargas elétrcas em movmento em um meo, cuja permeabldade magnétca é μ 0, orgnam, no seu entorno, exclusvamente campos magnétcos. b) As lnhas de ndução magnétca na regão nterna de um ímã em forma de uma barra orentam-se do polo magnétco norte para o polo magnétco sul. c) A confguração das lnhas de ndução magnétca de um solenode longo, em forma de uma hélce clíndrca, quando percorrdo por uma corrente, é dêntca à confguração das lnhas de força de um dpolo elétrco. d) A ntensdade do vetor ndução magnétca no centro de uma bobna chata de N espras de rao R, quando percorrda por uma corrente elétrca de ntensdade é gual a μ0 N, sendo μ 0 a 2π R permeabldade magnétca do meo. e) A ntensdade do vetor ndução magnétca no centro de uma espra com a forma de uma semcrcunferênca de rao R, percorrda por uma corrente elétrca de ntensdade e mersa em um meo de permeabldade magnétca μ 0, é gual a μ 0. 4R 7. (Espcex (Aman) 2017) Dos fos condutores retlíneos, muto longos e paralelos entre s, são percorrdos por correntes elétrcas de ntensdade dstntas, 1 e, 2 de sentdos opostos. Uma espra crcular condutora de rao R é colocada entre os dos fos e é percorrda por uma corrente elétrca. A espra e os fos estão no mesmo plano. O centro da espra dsta de 3R de cada fo, conforme o desenho abaxo. Para que o vetor campo magnétco resultante, no centro da espra, seja nulo, a ntensdade da corrente elétrca e seu sentdo, tomando como referênca o desenho, são respectvamente: a) 1 2 e horáro b) 1 2 3 e ant-horáro c) 1 2 e horáro d) 1 2 e horáro e) 1 2 e ant-horáro 8. (Epcar (Afa) 2017) Dos longos fos paralelos estão dspostos a uma dstânca um do outro e transportam correntes elétrcas de mesma ntensdade em sentdos opostos, como lustra a fgura abaxo. 6. (Ebmsp 2018) Na Antgudade e na Idade Méda, a magnetta o ímã natural, era usada como remédo para váras doenças. A nfluênca de um campo magnétco no organsmo humano tem sdo nvestgada, sstematcamente, desde 1950. A aplcação prncpal da magnetta, em medcna, consste na obtenção de magens de secções através do corpo, MRI, sem ter de expor o pacente a radações prejudcas, tas como rao X. Dsponível em: <https://donaatraente.wordpress.com>. Acesso em: ago. 2017. - 2 -
Nessa fgura o ponto P é equdstante dos fos. Assm, o gráfco que melhor representa a ntensdade do campo magnétco resultante B, no ponto P, em função da abscssa x, é O campo magnétco total é nulo no centro do quadrado apenas em a) I. b) II. c) I e II. d) II e III. e) III e IV. a) b) c) d) 9. (Uepg 2017) Em relação ao campo magnétco, assnale o que for correto. 01) O campo magnétco num ponto, próxmo a um fo longo percorrdo por uma corrente elétrca contínua, é dretamente proporconal à ntensdade da corrente e nversamente proporconal ao quadrado da dstânca do ponto ao fo. 02) O campo magnétco no centro de uma espra crcular de rao R, percorrda por uma corrente elétrca contínua é nulo. 04) No nteror de um solenode longo, percorrdo por uma corrente elétrca contínua, as lnhas de campo magnétco são crculares e paralelas ao plano das espras. 08) A experênca realzada por Oersted mostrou que correntes elétrcas produzem um campo magnétco. 16) O funconamento dos geradores elétrcos basea-se prncpalmente na le de ndução de Faraday. 10. (Eear 2017) Um fo condutor é percorrdo por uma corrente como mostra a fgura. 12. (Uece 2017) No caso hpotétco de uma corrente elétrca por um condutor retlíneo, há geração de um campo magnétco a) na mesma dreção do condutor. b) que aumenta proporconalmente à dstânca do condutor. c) que é constante e unforme em torno da dreção do condutor. d) em dreções perpendculares à do condutor. 13. (Enem (Lbras) 2017) Um gundaste eletromagnétco de um ferro-velho é capaz de levantar toneladas de sucata, dependendo da ntensdade da ndução em seu eletroímã. O eletroímã é um dspostvo que utlza corrente elétrca para gerar um campo magnétco, sendo geralmente construído enrolando-se um fo condutor ao redor de um núcleo de materal ferromagnétco (ferro, aço, níquel, cobalto). Para aumentar a capacdade de carga do gundaste, qual característca do eletroímã pode ser reduzda? a) Dâmetro do fo condutor. b) Dstânca entre as espras. c) Densdade lnear de espras. d) Corrente que crcula pelo fo. e) Permeabldade relatva do núcleo. 14. (Pucsp 2016) A fgura representa dos fos condutores retlíneos e muto comprdos, paralelos e percorrdos por correntes elétrcas de mesma ntensdade ( F), porém, de sentdos contráros. Entre os fos há uma espra crcular de rao R percorrda por uma corrente elétrca de ntensdade ( E ). Determne a razão F e o sentdo da E corrente elétrca na espra crcular para que o campo de ndução magnétca resultante no centro da espra seja nulo. Os fos condutores e a espra crcular estão stuados no mesmo plano. Próxmo ao condutor exste um ponto P, também representado na fgura. A opção que melhor representa o vetor campo magnétco no ponto P é: a) b) c) d) 11. (Fuvest 2017) As fguras representam arranjos de fos longos, retlíneos, paralelos e percorrdos por correntes elétrcas de mesma ntensdade. Os fos estão orentados perpendcularmente ao plano desta págna e dspostos segundo os vértces de um quadrado. A únca dferença entre os arranjos está no sentdo das correntes: os fos são percorrdos por correntes que entram ou saem do plano da págna. a) π e o sentdo da corrente na espra deve ser ant-horáro. b) π e o sentdo da corrente na espra deve ser horáro. c) 1,5π e o sentdo da corrente na espra deve ser horáro. d) 1,5π e o sentdo da corrente na espra deve ser ant-horáro. 15. (Fuvest 1989) A fgura representa 4 bússolas apontando, ncalmente, para o polo norte terrestre. Pelo ponto O, perpendcularmente ao plano do papel, coloca-se um fo condutor retlíneo e longo. Ao se fazer passar pelo condutor uma corrente elétrca contínua e ntensa no sentdo do plano do papel para a vsta do letor, permanece pratcamente nalterada somente a posção - 3 -
a) das bússolas A e C. b) das bússolas B e D. c) das bússolas A, C e D. d) da bússola C. e) da bússola D. 19. (Ufmg 1995) A fgura a segur mostra uma pequena chapa metálca mantada que flutua sobre a água de um recpente. Um fo elétrco está colocado sobre esse recpente. O fo passa, então, a conduzr uma ntensa corrente elétrca contínua, no sentdo da esquerda para a dreta. A alternatva que melhor representa a posção da chapa metálca mantada, após um certo tempo, é 16. (Unesp 1990) A fgura a segur representa um condutor retlíneo, percorrdo por uma corrente, conforme a convenção ndcada. O sentdo do campo magnétco no ponto p, localzado no plano da fgura, é a) contráro ao da corrente b) sando perpendcularmente da págna c) entrando perpendcularmente na págna d) para sua esquerda, no plano do papel. e) para sua dreta no plano do papel. 17. (Unesp 1994) Uma corrente elétrca constante atravessa um fo comprdo e retlíneo, no sentdo ndcado na fgura I, crando, ao seu redor, um campo magnétco. O módulo do vetor ndução magnétca, em cada um dos pontos A e B de uma reta perpendcular ao fo e dstantes 2,0 cm do mesmo, é gual a 4,0 10-4 T. Consdere, agora, outro fo, também comprdo e retlíneo, dstante 2,0 cm tanto de A como de B, cruzando com o prmero, mas sem tocá-lo. Os dos fos e os pontos A e B estão, pratcamente, no mesmo plano, como mostra a fgura II. Se a corrente que atravessa o segundo fo, no sentdo ndcado na fgura, também é, qual será o módulo do vetor ndução magnétca resultante. a) no ponto A? b) no ponto B? 20. (Fgv 1995) Dos longos condutores elétrcos paralelos a uma agulha magnétca, estão no mesmo plano horzontal da agulha, que equdsta dos condutores. A agulha é lvre para grar em torno de seu centro de massa e tem seu extremo norte apontado para o norte geográfco da Terra e se encontra no equador terrestre. Quando nos condutores se manfesta corrente do Sul para o Norte geográfco e de mesma ntensdade, o polo norte da agulha, tende a a) deslocar-se para baxo. b) permanecer em repouso. c) deslocar-se para cma. d) deslocar-se para leste. e) deslocar-se para oeste. 21. (Faap 1997) O condutor retlíneo muto longo ndcado na fgura é percorrdo pela corrente I = 62,8 A. O valor da corrente I na espral crcular de rao R, a fm de que seja nulo o campo magnétco resultante no centro O da mesma, será gual a: 18. (Unro 1995) Assnale a opção que apresenta a afrmatva correta, a respeto de fenômenos eletromagnétcos. a) É possível solar os polos de um mã. b) Imantar um corpo é fornecer elétrons a um de seus polos e prótons ao outro. c) Ao redor de qualquer carga elétrca, exste um campo elétrco e um campo magnétco. d) Cargas elétrcas em movmento geram um campo magnétco. e) As propredades magnétcas de um mã de aço aumentam com a temperatura. - 4 - a) nulo b) 1 A c) 1000 A d) 100 A e) 10 A
22. (Pucmg 1997) Dos fos condutores retlíneos cruzam-se perpendcularmente. A corrente no condutor X tem ntensdade e, no condutor Y, a corrente é 3. Seja B o módulo do campo magnétco crado pela corrente de X, no ponto P. O módulo do campo resultante em P é: a) zero b) B c) 2B d) B 2 e) B 3 23. (Ufes 2004) A fgura a segur representa dos fos muto longos, paralelos e perpendculares ao plano da págna. Os fos são percorrdos por correntes guas e no mesmo sentdo, sando do plano da págna. O vetor campo magnétco no ponto P, ndcado na fgura, é representado por: Gabarto: 1.B 2. µ/12a 3.B 4.A 5.C 6.E 7.E 8.A 9. 24 10. A 11. D 12.D 13.B 14. D 15.D 16. C 17. a) zero b) 8,4. 10 4 T 18. D 19. C 20. B 21. E 22. C 23. A - 5 -