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Nome:
N º:
Disciplina: Física
Turma: N3
Educador: Rodrigo Braz Martins
Exercícios sobre magnetismo campo magnético criado por corrente elétrica
Questão 01) Nas demonstrações populares de
supercondutividade elétrica, é comum a exibição de
um ímã "flutuando" sobre o material supercondutor.
Neste caso, a configuração das linhas de campo
magnético em torno do ímã fica semelhante à da
figura.
Para explicar a existência de uma força igual e
oposta ao peso do ímã, e que o mantém suspenso,
pode-se imaginar que a função do supercondutor
equivale a se colocar um "ímã imagem" em seu
lugar, igual ao ímã real e convenientemente
orientado dentro da região tracejada. O "ímã
imagem", em conjunto com o ímã real, criaria na
região externa ao supercondutor a configuração de
linhas de campo indicada na figura. A representação
adequada do "ímã imagem" dentro da região
tracejada é:
Questão 02) A figura esquematiza um ímã
permanente, em forma de cruz de pequena
espessura, e oito pequenas bússolas, colocadas
sobre uma mesa. As letras N e S representam,
respectivamente, pólos norte e sul do ímã e os
círculos representam as bússolas nas quais você irá
representar as agulhas magnéticas. O ímã é
simétrico em relação às retas NN e SS. Despreze os
efeitos do campo magnético terrestre.
a) Desenhe na própria figura algumas linhas de força
que permitam caracterizar a forma do campo
magnético criado pelo ímã, no plano da figura.
b) Desenhe nos oito círculos da figura a orientação
da agulha da bússola em sua posição de equilíbrio. A
agulha deve ser representada por uma flecha (ë)
cuja ponta indica o seu pólo norte.
Questão 03) Sobre os conceitos e aplicações da
Eletricidade e do Magnetismo, é correto afirmar que:
01) Quebrando um ímã ao meio, obtemos dois novos
ímãs.
02) Ímãs permanentes e correntes elétricas geram
campos magnéticos.
04) É possível provocar a deflexão de uma agulha
magnetizada aproximando-a de um fio conduzindo
uma corrente elétrica.
08) As linhas de força do campo magnético nas
vizinhanças de um fio retilíneo longo conduzindo
corrente elétrica são circunferência com centros no
fio.
Questão 04) Uma espira circular de raio R é
percorrida por uma corrente elétrica contínua, de
intensidade 𝐼. Quais são as características do vetor
campo magnético 𝐵 no centro da espira?
I. 𝐵 é perpendicular ao plano da espira.
II. 𝐵 é paralelo ao plano da espira.
III. 𝐵 é nulo no centro da espira.
IV. A intensidade de 𝐵 é proporcional ao
comprimento da espira.
V. A intensidade de 𝐵 é proporcional à intensidade
de corrente que passa pela espira.
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Questão 05) A agulha de uma bússola assume a
posição indicada na figura a seguir quando colocada
numa região onde existe, além do campo magnético
terrestre, um campo magnético uniforme e horizontal.
Considerando a posição das linhas de campo
uniforme, desenhadas na figura, o vetor campo
magnético terrestre na região pode ser indicado pelo
vetor:
Questão 09) Dois longos condutores elétricos
paralelos a uma agulha magnética, estão no mesmo
plano horizontal da agulha, que equidista dos
condutores. A agulha é livre para girar em torno de
seu centro de massa e tem seu extremo norte
apontado para o norte geográfico da Terra e se
encontra no equador terrestre.
Questão 07) Numa sala de aula foram montados
dois condutores verticais C e C‚ que suportam as
correntes elétricas ascendentes de 3,0 e 4,0
ampéres, respectivamente. Essas correntes elétricas
geram campo magnético na região e, em particular,
num ponto P situado no centro da sala. O esquema a
seguir indica a posição relativa dos condutores e do
ponto P na sala de aula.
Quando nos condutores se manifesta corrente do Sul
para o Norte geográfico e de mesma intensidade, o
pólo norte da agulha, tende a:
Nessas condições, o vetor indução magnética no
ponto P é:
a) horizontal dirigido para o fundo da sala.
b) horizontal dirigido para o quadro-negro.
c) horizontal e paralelo ao quadro negro.
d) vertical dirigido para baixo.
e) vertical dirigido para cima.
Questão 08) A figura a seguir mostra uma pequena
chapa metálica imantada que flutua sobre a água de
um recipiente. Um fio elétrico está colocado sobre
esse recipiente. O fio passa, então, a conduzir uma
intensa corrente elétrica contínua, no sentido da
esquerda para a direita. A alternativa que melhor
representa a posição da chapa metálica imantada,
após um certo tempo, é:
a) deslocar-se para baixo.
b) permanecer em repouso.
c) deslocar-se para cima.
d) deslocar-se para leste.
e) deslocar-se para oeste.
Questão 10) A figura representa 4 bússolas
apontando, inicialmente, para o polo norte terrestre.
Pelo ponto O, perpendicularmente ao plano do papel,
coloca-se um fio condutor retilíneo e longo. Ao se
fazer passar pelo condutor uma corrente elétrica
contínua e intensa no sentido do plano do papel para
a vista do leitor, permanece praticamente inalterada
somente a posição:
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c) a freqüência permanecerá constante
d) é impossível o pêndulo oscilar.
Questão 13) Uma espira circular de raio π cm é
percorrido por uma corrente de intensidade 2,0A no
sentido anti-horário, conforme indica a figura. O
campo magnético no centro da espira é
perpendicular ao plano da figura. Determine o valor a
intensidade e o sentido do campo magnético.
Considere μ0 = 4𝜋x10-7𝑇𝑚/𝐴.
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.
Questão 11) Um fio metálico reto e extenso é
percorrido por uma corrente de intensidade 4,5 A.
Calcule a intensidade do campo magnético a 30 cm
do fio. Dado: μ0 = 4𝜋x10-7𝑇𝑚/𝐴
Questão 12) Um fio condutor retilíneo é percorrido
por uma corrente elétrica “I”, constante, e o valor do
vetor indução magnética, num ponto distante “d” do
fio, tem módulo “B”. Se duplicarmos a corrente
elétrica, qual será, em módulo, o valor do vetor
indução magnética num ponto distante “5d” do fio?
a) 4 B.
b) 2 B.
c) 0,4 B.
d) 0,2 B.
e) 2,5 B.
Questão 13) Um fio de cobre, reto e extenso é
percorrido por uma corrente i =1,5 A. Qual é a
intensidade do vetor campo magnético originado em
um ponto à distanciar r = 0,25 m do fio. Dado: μ0 =
4𝜋x10-7𝑇𝑚/𝐴
Questão 14) Uma bolinha de ferro, suspensa por um
fio inextensível e de peso irrelevante, realiza
oscilações de pequena amplitude. Um eletroímã é
instalado abaixo da bolinha, conforme a figura.
Inicialmente a chave K está aberta e o pêndulo oscila
com período T. Fechando a chave K:
a) T aumentará
b) T diminuirá
Questão 14) Em uma olimpíada de Física, os
estudantes foram desafiados a resolver o seguinte
problema.
“Dada uma bateria de automóvel, cuja distância entre
os terminais é de 25 cm, sem marcas indicativas da
polaridade desses terminais, e dada uma caixa com
9 objetos, selecionar no máximo 3 objetos dessa
caixa que permitam montar um experimento capaz
de determinar a polaridade dos terminais,
explicitando os conceitos físicos envolvidos nesse
processo. O experimento deve permanecer em
funcionamento contínuo durante um minuto, com o
menor consumo de energia da bateria possível, e
nenhum dos objetos pode ser danificado no
experimento.”
A tabela I abaixo enumera os objetos encontrados na
caixa e a tabela II relaciona pontuações a conceitos
físicos.
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80N/m e imerso em um campo magnético uniforme,
de intensidade B igual a 0,25T, com direção
perpendicular ao plano desta folha e sentido de baixo
para cima, saindo do plano da folha. Calcule, em
ampéres, a corrente elétrica i que deverá percorrer o
condutor, da esquerda para a direita, para que a
mola seja alongada em 2,0cm, a partir da posição de
equilíbrio
estabelecida
com
corrente
nula.
Desconsidere a parte fracionária do seu resultado,
caso exista.
Com base na situação descrita acima, resolva uma
das opções seguintes.
(a) Entre os conceitos físicos descritos na tabela II,
escolha aqueles que não seriam necessários para
solucionar o problema proposto na olímpiada. Some
as pontuações correspondentes a cada conceito
escolhido e considere esse total como o resultado
final da opção.
(b) Entre os objetos da tabela I, escolha aquele(s)
que resolveria(m) o problema proposto na olimpíada.
Organize os algarismos correspondentes às ordens
dos objetos em centenas, dezenas e unidades, de
forma a obter o menor número possível. Tome esse
número como o resultado final da opção.
Questão 15) A corrente elétrica contínua em uma
dada linha de transmissão é de 4000 A. Um
escoteiro perdido, andando perto da linha de
transmissão, tenta se orientar utilizando uma
bússola. O campo magnético terrestre é de
BT=5,0x10-5T perto da superfície da Terra. A
permeabilidade magnética é μ0 = 4𝜋x10-7𝑇𝑚/𝐴
a) Se a corrente está sendo transmitida no sentido
leste para oeste, qual é o sentido do campo
magnético gerado pela corrente perto do chão?
Justifique sua resposta.
b) A que distância do fio o campo gerado pela
corrente terá o módulo igual ao do campo magnético
terrestre?
Questão 16) O funcionamento de alguns
instrumentos de medidas elétricas, como, por
exemplo, o galvanômetro, baseia-se no efeito
mecânico que os campos magnéticos provocam em
espiras
que
conduzem
correntes
elétricas,
produzindo o movimento de um ponteiro que se
desloca sobre uma escala. O modelo adiante mostra,
de maneira simples, como campos e correntes
provocam efeitos mecânicos. Ele é constituído por
um fio condutor, de comprimento igual a 50cm,
suspenso por uma mola de constante elástica igual a