Lista de Eletromagnetismo - Tubarão 1. Num laboratório de biofísica

Lista de Eletromagnetismo - Tubarão
1. Num laboratório de biofísica, um
amostra em relação à localização dos
pesquisador realiza uma experiência
lagos de onde vieram.
com "bactérias magnéticas",
b) Baseando-se na configuração do
bactérias que tem pequenos ímãs no
campo magnético terrestre, justifique
seu interior. Com auxílio desses imãs,
as associações que você fez.
essas bactérias se orientam para
atingir o fundo dos lagos, onde há
maior quantidade de alimento. Dessa,
forma, devido ao campo magnético
terrestre e à localização desses
lagos, há regiões em que um tipo de
bactéria se alimenta melhor e, por
isso, pode predominar sobre outro.
Suponha que esse pesquisador
obtenha três amostras das águas de
lagos, de diferentes regiões da Terra,
contendo essas bactérias. Na
amostra A predominam as bactérias
que se orientam para o pólo norte
magnético, na amostra B
predominam as bactérias que se
orientam para o pólo sul magnético e
na amostra C há quantidades iguais
de ambos os grupos.
a) A partir dessas informações, copie
e preencha o quadro a seguir,
assinalando a origem de cada
2. Tem-se três barras, AB, CD, EF,
aparentemente idênticas.
Experimentalmente constata-se que:
I - a extremidade A atrai a
extremidade D;
II - A atrai a extremidade C;
III - D repele a extremidade E ;
Então:
a) AB, CD e EF são ímãs.
b) AB é ímã, CD e EF são de ferro.
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c) AB é de ferro, CD e EF são ímãs.
atuação de forças perpendiculares às
d) AB e CD são de ferro, EF é ímã.
linhas de campo e à direção de
e) CD é ímã, AB e EF são de ferro.
movimento dos íons.
(2) A ação de um campo magnético
3. Encontram-se no mercado
desvia as trajetórias de cátions e
determinados artigos que
ânions, em trânsito na corrente
supostamente propiciam efeitos
sangüínea, em sentidos opostos.
benéficos à saúde, por se basearem
(3) Se os blocos de material
em princípios de interação entre
magnético fossem dispostos de tal
campos magnéticos e os íons
forma que as linhas de campo
presentes no organismo humano.
ficassem alinhadas com as trajetórias
São exemplos desses artigos:
dos íons, a força sobre estes seria
colchões, sandálias e cintas
muito maior.
abdominais que contêm pequenos
blocos magnetizados. Segundo os
4. Uma partícula com carga q e
fabricantes, esse tipo de interação
massa M move-se ao longo de uma
facilita a difusão dos íons pelo
reta com velocidade v constante
organismo, tornando mais eficiente o
numa região onde estão presentes
processo de absorção e/ou troca de
um campo elétrico de 500 V/m e um
íons. Com relação a esse assunto,
campo de indução magnética de
julgue os itens adiante.
0,10T. Sabe-se que ambos os
(1) Se os íons da corrente sangüínea
campos e a direção de movimento da
se deslocam em uma direção
partícula são mutuamente
aproximadamente perpendicular às
perpendiculares. A velocidade da
linhas de campo dos blocos
partícula é:
magnetizados, tais íons têm suas
a) 500m/s
trajetórias desviadas devido à
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b) constante para quaisquer valores
a) Qual é o módulo, a direção e o
dos campos elétrico e magnético
sentido da força magnética sobre o
c) (M/q)5,0 x 10¤m/s
elétron no instante inicial?
d) 5,0 x 10m/s
b) Que trajetória é descrita pelo
e) Faltam dados para o cálculo
elétron?
c) Qual é o trabalho realizado pela
5. Um feixe de raios catódicos, que
força magnética?
nada mais é que um feixe de
elétrons, esta preso a um campo
7. Uma partícula de massa
magnético girando numa
m=9,1.10−¤¢kg e carga q=1,6.10−¢ªC
circunferência de raio R=2,0cm. Se a
penetra com velocidade
intensidade do campo é de 4,5×10−¤T
v=4,4.10§m/s, numa região onde
e que sua carga é 1,6×10−¢ªC, pode-
existe um campo de indução
se dizer que a velocidade dos
magnética B=1,0.10−¤T uniforme,
elétrons, no feixe, vale:
perpendicular à trajetória da partícula
a) 2,0 × 10¤m/s
b) 1,6 × 10¥m/s
e sentido para fora do papel (ver
c) 1,6 × 10¦m/s
d) 1,6 × 10§m/s
figura).
e) 1,6 × 10¨m/s
a) Calcule a força que B exerce sobre
a partícula.
6. Um campo magnético uniforme,
b) Qual é a direção dessa força em
B=5,0.10−¥T, está aplicado no sentido
relação à trajetória da partícula?
do eixo y. Um elétron é lançado
c) Que tipo de trajetória a partícula
através do campo, no sentido positivo
descreve? Justifique.
do eixo z, com uma velocidade de
2,0.10¦m/s. Carga do elétron = 1,6.10−¢ªC.
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a figura a seguir. Na ausência do ímã
e das placas, o feixe de elétrons
atinge o ponto O do anteparo.
Em virtude das opções dos campos
magnético e elétrico, pode-se concluir
que o feixe
a) passará a atingir a região I do
8. Uma partícula cuja razão
massa/carga é igual a 1,00×10−¢£kg/C
penetra em um acelerador de
partículas com velocidade igual a
2,50×10§m/s, passando a descrever
uma órbita circular de raio igual a
1,00×10¤m, sob a influência de um
campo magnético perpendicular ao
plano da órbita. O módulo do campo
anteparo.
b) passará a atingir a região II do
anteparo.
c) passará a atingir a região III do
anteparo.
d) passará a atingir a região IV do
anteparo.
e) continuará a atingir o ponto O do
anteparo.
magnético é igual a
a) 1,00 × 10−¢¦ T
T
b) 2,50 × 10−ª
c) 6,25 × 10−¤ T
d) 2,50 × 10¢¦ T
e) 6,25 × 10¢¦
T
9. Um feixe de elétrons passa
inicialmente entre os pólos de um ímã
e, a seguir, entre duas placas
paralelas, carregadas com cargas de
10. A figura a seguir mostra uma
sinais contrários, dispostos conforme
bateria que gera uma corrente
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elétrica "i" no circuito. Considere
seguir, e se chocam no ponto P.
uniforme o campo magnético entre os
Desprezando os efeitos relativísticos,
pólos do ímã.
a velocidade relativa do pósitron em
O vetor que representa,
relação ao elétron, no instante do
corretamente, a força magnética que
choque é:
esse campo exerce sobre o trecho
a) 5,6.10¨ m/s.
b) 4,2.10¨ m/s.
horizontal PQ do fio situado entre os
c) 3,5.10¨ m/s.
d) 2,8.10¨ m/s.
pólos do imã é
e) 1,4.10¨ m/s.
11. Um pósitron (q/m = +1,75.10¢¢
12. Um elétron atravessa uma região
C/kg) e um elétron (q/m = -
do espaço, na qual atuam um campo
1,75.10¢¢C/kg) penetram
elétrico uniforme û e um campo
simultaneamente pelos pontos m e n,
magnético vetorial, de indução B,
numa região onde existe um campo
também uniforme, sem sofrer
de indução magnética uniforme e de
qualquer deflexão. A figura que
intensidade 4,0.10−£T.
melhor representa a situação descrita
A penetração das partículas ocorre
é:
perpendicularmente às linhas de
indução, conforme a ilustração a
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c) Calcule a tensão da bateria
sabendo-se que a resistência total do
circuito é de 6,0 ².
13. Um fio condutor rígido de 200g e
20cm de comprimento é ligado ao
restante do circuito através de
contatos deslizantes sem atrito, como
mostra a figura adiante. O plano da
14. O funcionamento de alguns
figura é vertical. Inicialmente a chave
instrumentos de medidas elétricas,
está aberta. O fio condutor é preso a
como, por exemplo, o galvanômetro,
um dinamômetro e se encontra em
baseia-se no efeito mecânico que os
uma região com campo magnético de
campos magnéticos provocam em
1,0 T, entrando perpendicularmente
espiras que conduzem correntes
no plano da figura.
elétricas, produzindo o movimento de
a) Calcule a força medida pelo
um ponteiro que se desloca sobre
dinamômetro com a chave aberta,
uma escala. O modelo adiante
estando o fio em equilíbrio.
mostra, de maneira simples, como
b) Determine a direção e a
campos e correntes provocam efeitos
intensidade da corrente elétrica no
mecânicos. Ele é constituído por um
circuito após o fechamento da chave,
fio condutor, de comprimento igual a
sabendo-se que o dinamômetro
50cm, suspenso por uma mola de
passa a indicar leitura zero.
constante elástica igual a 80N/m e
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imerso em um campo magnético
resultante no centro O da mesma,
uniforme, de intensidade B igual a
será igual a:
0,25T, com direção perpendicular ao
a) nulo
b) 1ª
plano desta folha e sentido de baixo
100ª
e) 10A
c) 1000ª
d)
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.
16. Um solenóide ideal, de
comprimento 50cm e raio 1,5cm,
contém 2000 espiras e é percorrido
por uma corrente de 3,0A.
O campo de indução magnética é
paralelo ao eixo do solenóide e sua
intensidade B é dada por:
B=˜³nI
Onde n é o número de espiras por
15. O condutor retilíneo muito longo
unidade de comprimento e I é a
indicado na figura é percorrido pela
corrente. Sendo ˜³=4™x10−¨N/A£,
corrente I=62,8A. O valor da corrente
a) Qual é o valor de B ao longo do
I na espiral circular de raio R, a fim de
eixo do solenóide?
que seja nulo o campo magnético
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b) Qual é a aceleração de um elétron
lançado no interior do solenóide,
paralelamente ao eixo? Justifique.
17. Considere uma bobina, suspensa
por dois barbantes, e um ímã que
pode se deslocar ao longo do eixo da
bobina, como mostra a figura.
Ao se aproximar dessa bobina
qualquer um dos pólos do ímã,
verifica-se que a bobina é repelida
pelo ímã. Se, por outro lado, o ímã já
estiver próximo da bobina e for
afastado rapidamente, a bobina será
atraída pelo ímã. Os resultados
descritos são explicados,
Coulomb.
d) Lei de Lenz.
Ohm.
varia com o tempo o fluxo magnético
através de cada espira de uma
bobina de 400 espiras, que foram
enroladas próximas umas das outras
para se ter garantia de que todas
seriam atravessadas pelo mesmo
fluxo.
a) Explique por que a f.e.m. induzida
fundamentalmente, pela
a) Lei de Ampere.
18. O gráfico a seguir mostra como
b) Lei de
c) 1` Lei de Kirchhoff.
e) Lei de
na bobina é zero entre 0,1s e 0,3s.
b) Determine a máxima f.e.m.
induzida na bobina.
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20. Esta figura mostra uma espira
retangular, de lados a=0,20m e
b=0,50m, sendo empurrada, com
velocidade constante v=0,50m/s, para
uma região onde existe um campo
magnético uniforme B=0,10T,
entrando no papel.
1- Considerando-se o instante
19. Uma espira quadrada de lado
0,30m é atravessada por um campo
magnético uniforme perpendicular ao
plano da espira. O campo magnético
varia só em módulo, passando de um
valor inicial igual a 0,20T para um
valor final igual 0,80T num intervalo
de tempo Ðt=0,04s.
a) Calcule o fluxo do campo
magnético através da espira no
instante inicial e no instante final.
b) Se houvesse uma pequena
abertura num dos lados da espira,
determine a diferença de potencial
entre as extremidades dessas
abertura, devido ao fenômeno da
indução no intervalo Ðt.
mostrado na figura,
a) Indique o sentido da corrente
induzida na espira. Justifique sua
resposta.
b) Determine o valor da força
eletromotriz induzida na espira.
2- Sabendo-se que a espira
atravessa completamente a região
onde existe o campo magnético,
determine o tempo durante o qual
será percorrida por corrente induzida
a partir do instante em que começa a
entrar no campo magnético.
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21. Um fio metálico retilíneo de
massa 50g e comprimento
22. Duas espiras, A e B, estão
MN=50cm, é suspenso por um
próximas de um fio percorrido por
dinamômetro D de massa desprezível
uma corrente I variável. Quando a
e mantido em equilíbrio na direção
intensidade da corrente aumenta, é
horizontal numa região onde existe
CORRETO afirmar que:
um campo de indução magnética
a) não aparece corrente induzida em
uniforme B de intensidade 0,040T. Se
nenhuma das espiras.
o fio se encontra perpendicularmente
b) aparece uma corrente induzida no
ás linhas de indução, quando a
sentido horário na espira A e no
intensidade da corrente elétrica
sentido anti-horário na espira B.
indicada na figura é 20A, o
c) nas duas espiras aparecem
dinamômetro assinala:
correntes induzidas no sentido
Adote g = 10m/s£
horário.
a) 1.10−¢ N.
c) 4.10−¢ N.
9.10−¢ N.
b) 2.10−¢ N.
d) 5.10−¢ N.
d) aparece corrente induzida apenas
e)
na espira B, pois o campo magnético
é formado somente no lado direito.
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e) aparece corrente induzida apenas
uma força eletromotriz induzida que,
na espira A, pois o campo magnético
combinada com a presença do
é formado somente no lado esquerdo.
satélite italiano imerso na ionosfera
baixa, poderá carregar as baterias da
nave.
Essa é uma aplicação de um efeito
do eletromagnetismo muito conhecido
e importante. Quando um condutor
elétrico é movimentado em um
campo de indução magnética, as
cargas elétricas nele existentes ficam
sujeitas a uma força magnética que
23. No último dia de 23 de fevereiro,
um famoso jornal noticiou:
"O ônibus espacial Colúmbia foi
lançado ontem de Cabo Kennedy, às
17:18 h (hora de Brasília) para uma
missão de 14 dias. Um dos objetivos
da missão é buscar fontes
alternativas de energia. A nave vai
lançar um cabo de 22 km de
extensão, que será sustentado por
um satélite italiano que deve produzir
eletricidade."
Esse cabo de 22 km de extensão,
movimentando-se em alta velocidade
no campo magnético da Terra, terá
pode movê-las. Como em cargas de
sinais opostos aparecem forças de
sentidos opostos, as cargas positivas
são afastadas das negativas, pois
movimentam-se em sentidos opostos.
Essa separação de cargas origina, no
interior do condutor, um campo
elétrico não-nulo e, associada a este,
existe uma diferença de potencial
chamada de ddp induzida. Foi a
descoberta desse fenômeno que
possibilitou o desenvolvimento dos
geradores elétricos.
Esse efeito pode ser verificado
experimentalmente, permitindo,
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inclusive, a determinação do sinal dos
AB, numa região onde há um campo
portadores de carga elétrica.
magnético uniforme como indicado na
Em uma aplicação prática similar à
figura. Pode-se dizer que
sugerida pela notícia de jornal,
a) surge na espira uma corrente
considere que uma tira de metal de
elétrica alternada.
largura igual a 0,80 cm é
b) surge na espira uma corrente
movimentada com velocidade « em
elétrica contínua.
um campo de indução magnética B
c) surge na espira uma força
perpendicular à tira, cujo valor é de
eletromotriz induzida constante.
2,0 x 10−¤ T, conforme representado
d) surge na espira uma força
na figura adiante.
eletromotriz, sem que corrente
Determine, em cm/s, o módulo de «,
elétrica circule na espira.
necessário para induzir, entre os
e) a força eletromotriz na espira é
pontos A e Z, uma ddp igual a 4,8 x
nula.
10−§ V.
Desconsidere a parte fracionária de
seu resultado, caso exista.
25. Na figura a seguir, representa-se
um ímã prismático, com seu pólo
24. Uma espira gira, com velocidade
norte voltado para baixo. Esse ímã foi
angular constante, em torno do eixo
abandonado e cai passando pelo
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centro de uma espira circular situada
percorrido por uma corrente elétrica,
em um plano horizontal.
observando-se no ponto P um campo
Sejam ùie e ùei as forças do ímã
magnético de módulo B. (Considere
sobre a espira e da espira sobre o
que o campo magnético terrestre
ímã, respectivamente.
pode ser desprezado.)
Enquanto o ímã se aproxima do plano
Se os dois resistores do circuito
da espira, pode-se afirmar que
forem substituídos por dois outros,
a) ùie é vertical para cima, e ùei é
cada um com resistência R/2, o
vertical para baixo.
módulo do campo magnético
b) ùie é vertical para cima, e ùei
observado no ponto P será
também é vertical para cima.
a) B/4
c) ùie é nula, e ùei também é nula.
B
b) B/2
c) B
e) 4 B
d) ùie é vertical para baixo, e ùei é
vertical para cima.
e) ùie e ùei têm direções e sentidos
indeterminados.
27. Um ímã, em forma de barra,
atravessa uma espira condutora
retangular ABCD, disposta
verticalmente, conforme a figura a
26. Quando a chave C está fechada,
o circuito da figura a seguir é
seguir.
d) 2
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Nessas condições, é correto afirmar
que, na espira,
a) não aparecerá corrente elétrica
induzida nem quando o ímã se
aproxima e nem quando se afasta da
espira.
b) tem-se um corrente elétrica
induzida, no sentido de A para B,
apenas quando o ímã se aproxima da
espira.
c) tem-se uma corrente elétrica
induzida, no sentido de A para B,
tanto quando o ímã se aproxima
como quando se afasta da espira.
d) tem-se uma corrente elétrica
induzida, no sentido de B para A,
tanto quando o ímã se aproxima
como quando se afasta da espira.
e) tem-se um corrente elétrica
induzida, no sentido de A para B,
apenas quando o ímã se afasta de
espira.
28. Uma barra de material condutor
de massa igual a 30g e comprimento
10cm, suspensa por dois fios rígidos
também de material condutor e de
massas desprezíveis, é colocada no
interior de um campo magnético,
formando o chamado balanço
magnético, representado na figura
adiante:
Ao circular uma corrente i pelo
balanço, este se inclina, formando um
ângulo š com a vertical (como
indicado na vista de lado). O ângulo š
depende da intensidade da corrente i.
Para i=2A, temos š=45°.
a) Faça o diagrama das forças que
agem sobre a barra.
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b) Calcule a intensidade da força
B(Qh) = 1,0×10−¥T e
magnética que atua sobre a barra.
B(Q‚) = 3,0×10−¥T
Determine o modulo do vetor indução
c) Calcule a intensidade da indução
magnética resultante
magnética B.
a) B(P), no ponto P.
b) B(Q), no ponto Q.
29. Considere dois fios retilíneos e
compridos, colocados paralelamente
um ao lado do outro, percorridos
pelas correntes elétricas ih e i‚, de
sentidos contrários, como mostra a
figura. P e Q são pontos situados no
plano definido por esses fios.
Os módulos dos vetores indução
magnética nos pontos P e Q, devidos
às correntes ih e i‚, valem,
respectivamente,
B(Ph) = 1,0×10−¥T,
B(P‚) = 1,0×10−¥T,
30. Uma barra metálica de
comprimento L=50,0cm faz contato
com um circuito, fechando-o. A área
do circuito é perpendicular ao campo
de indução magnética uniforme B. A
resistência do circuito é R=3,00²,
sendo de 3,75 10−¤N a intensidade da
força constante aplicada à barra, para
mantê-la em movimento uniforme
com velocidade v=2,00m/s. Nessas
condições, o modulo de B é:
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a) 0,300 T
0,200 T
b) 0,225 T
d) 0,150 T
c)
e)
0,100 T
2. [C]
3. Itens corretos: 1 e 2
Item errado: 3
4. [D]
5. [E]
6. a) No sentido do eixo x, com
intensidade de 1,6.10−¢¨N
circular
b)
c) zero
7. a) 7,04 × 10−¢§ N b) perpendicular
à trajetória c) circular 8. [B]
GABARITO
1. a) Observe o quadro preenchido:
b) Bactérias da amostra A são
atraídas para o fundo dos lagos
localizados próximos ao norte
magnético. As bactérias da amostra B
irão se orientar para o fundo dos
lagos localizados no sul magnético.
Como no equador não há polaridade
magnética neste local estarão as
bactérias da amostra C.
[A]
10. [B]
11. [D]
9.
12. [A]
13. a) 2 N b) A corrente é horizontal,
para a direita e tem intensidade igual
a 10 A.
c) 60 V
14. 12 A 15. [E]
16. a) 1,5 . 10 - 2T
b) Zero 17. [D]
18. a) Segundo a Lei de Faraday,
haverá uma força eletromotriz
induzida numa bobina quando o fluxo
magnético variar com o tempo. No
gráfico, entre 0,1 e 0,3 segundos o
fluxo é constante, portanto a f.e.m.
induzida é nula. b) ” = 4V
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19. a) 15 T/s b) 15 V
sentido anti-horário
20. 1 - a)
1 - b) 0,01 V 2)
2s
21. [A] 22. [B] 23. 30 cm/s 24. [A]
25. [D] 26. [D] 27. [E]
28. a) Observe a figura a seguir: b)
0,3 Nc) 1,5 T
29. Observe a figura a seguir:
30. [D]