Campo Magnético - Instituto de Física

FIS01202 – Física Geral e Experimental III
– Campo Magnético
1) Quando a velocidade de um elétron é v = (2,0.106m/s)i + (3,0.106m/s)j , ele
sofre ação de um campo magnético B = (0,030T) i – (0,150T) j .(a) Qual é a força que
atua no elétron ? (b) Repita o cálculo para um próton com a mesma velocidade.
2) Os elétrons do feixe de um tubo de televisão têm energia cinética de 12 keV.
O tubo está orientado de maneira tal que os elétrons movem-se horizontalmente do sul
ao norte magnético.A componente vertical do campo magnético da Terra aponta para
baixo e vale 55 µT. (a)Em que direção o feixe será desviado? (b) Qual é a aceleração
dos elétrons devido ao campo magnético? (c) Qual é o desvio do feixe quando se
movimenta 20cm através do tubo ?
3) Um elétron experimenta uma força magnética F = - (4,2fN)i + (4,8fN)j
quando sua velocidade é v = (40km/s)i + (35km/s)j . Calcule o campo magnético B ,
admitindo que Bx= 0 .
4) Um campo elétrico uniforme de 1,5 kV/m e um campo magnético de 0,4 T
também uniforme atuam sobre um elétron em movimento não produzindo nenhuma
força resultante. (a) Qual é a velocidade mínima do elétron? (b) Desenhe os vetores E ,
Bev.
5) Aplicando-se um campo magnético uniforme perpendicularmente a um feixe
de elétrons com velocidade de 1,3.106 m/s faz com que estes executem uma trajetória
circular com 0,35 m de raio.Qual é o valor do campo?
6) Um pósitron com 2 keV de energia cinética é lançado numa região de campo
magnético uniforme de 0,1 T e que faz um ângulo de 89° com a velocidade. Calcular :
(a) o período, (b) o passo e (c) o raio da trajetória helicoidal.
7) Um fio horizontal de uma linha de transmissão transporta uma corrente de
5000 A de sul a norte. O campo magnético terrestre na região é de 60 µT , aponta para o
norte e está inclinado para baixo formando um ângulo de 70º com a horizontal. Qual é a
força magnética que atua sobre 100 m de condutor?
8) Um fio de 50 cm de comprimento coincidindo com o eixo dos x transporta
uma corrente de 0,5 A num campo B = (0,003T)j + (0,010T)k . Qual é a força no fio?
9) Um fio de metal de massa m desliza sem atrito sobre dois trilhos horizontais
separados por uma distância d , conforme a fig. 1 . O conjunto está imerso numa região
de campo magnético uniforme B. Uma corrente constante de um gerador G flui no
circuito. Determinar a expressão da velocidade do fio em função do tempo, supondo
que inicialmente ele está em repouso.
10) Um fio condutor de forma arbitrária, que vai de um ponto a até um ponto b,
transporta uma corrente elétrica i num campo magnético uniforme B,conforme fig. 2.
(a)Mostre que a força magnética total que age sobre o fio é F = i L x B , onde L é o
vetor que vai de a até b. Considere agora uma espira no mesmo campo: (b) qual é a
força que atua sobre ela ? (c) O que acontece se o campo não é mais uniforme ?
11) Uma espira de uma única volta transporta uma corrente elétrica de 4 A . Ela
tem a forma de um triângulo retângulo de lados a=50, b=120 e c=130 cm e está imersa
numa região de campo magnético uniforme de 75 mT paralelo ao seu lado maior. (a)
Determine a força magnética em cada um dos lados da espira. (b) Mostre que a força
total na espira é nula.
12) Uma corrente de 2,0 A percorre a bobina retangular de 50 espiras da fig. 3
com 4,0 e 8,0 cm de lados. Se o ângulo = 37˚, escreva uma expressão para : (a) o
vetor unitário n perpendicular ao plano da bobina e (b) o momento de dipolo magnético
µ da bobina. Na presença do campo magnético uniforme B =1,5mT j calcule; (c) a força
que atua em cada lado, (d) a força resultante e (d) o torque que atua na bobina .
13) A espira ABCDEFA da fig. 4 transporta uma corrente de 5A. Calcule o
vetor momento de dipolo da espira. Os lados da espira são paralelos aos eixos de
coordenadas e valem; AB=20cm, BC=30cm e FA=10cm.
Respostas:
1) (a) Felétron = 6,24.10-14 N k , (b) Fpróton = - Felétron .
2) (a) Oeste , (b) 6,27.1014 m/s2 , (c) 2,98 mm.
3) B = 0,75 T k .
4) ( a) 3,75 km/s .
5) B = 21 µT
6) (a) T = 2 m/eB = 0,36 ns , (b) p = T v cos = 0,17mm , (c) r = m v sen / eB =
1,5mm .
7) 28,2 N para oeste.
8) F = (-2,50 j +0,75 k)mN.
9) v = (iBd/m)t para a esquerda.
10) (b) F=0 , (c) F
0.
11) Fa = Fb = 0,138 N e Fc = 0 .
12) (a) n = - 0,8 i + 0,6 j , (b) µ = (-0,256 i +0,192 j )Am2 , (c) Fhor = ± 12,0 i mN , Fvert
= ±3,6 k mN, (d) Ftot = 0 , (e) = -0,384 k µNm .
13) µ = (0,15 j – 0,30 k )Am2.