escola secundria de monserrate

ESCOLA SECUNDÁRIA DE MONSERRATE
Física Q. A
2º Ano
CAMPOS ELÉCTRICOS E MAGNÉTICOS
1. Quais as finalidades de um altifalante e de um microfone? Descreve o seu funcionamento.
2. O que é um campo magnético? Qual a origem do campo magnético?
3. O que é o campo eléctrico? Qual a sua origem?
4. Na figura seguinte estão representadas as linhas de campo eléctrico criado entre duas placas
condutoras A e B, paralelas e com cargas opostas.
A
4.1. Qual as cargas das placas A e B? Justifica. (A: negativa, B: positiva)
4.2. Uma partícula de massa m e carga q encontra-se em repouso no interior do
campo criado pelas placas A e B. Indica, justificando, quais as condições
B
necessárias para que se verifique a imobilidade da carga q, referindo o sinal da
mesma. (Força eléctrica = Peso, carga positiva)
5. Uma esfera de massa 10 g e carga de módulo 4,0 nC, desloca-se com velocidade constante de 6 m/s,
quando entra num campo eléctrico criado por uma placa negativa,
perpendicular à direcção da trajectória. A esfera pára 2 s após ter
entrado na região onde existe o campo eléctrico.
5.1. Diz, justificando, qual o sinal da carga da esfera. (neg)
5.2. Determina o valor da aceleração a que a esfera fica sujeita quando
se encontra na região do campo eléctrico. (3 m/s2)
5.3. Calcula a distância percorrida no interior do campo. (6 m)
5.4. Determina o valor do campo eléctrico. (7,5 x 106 V/m)
6. Qual das setas representa correctamente o sentido da força
aplicada pelo íman da esquerda sobre o íman da direita? (B)
7. Uma espira de raio 3,0 cm e de resistência 2,0x10-3 Ω encontrase num campo magnético B que é paralelo ao seu eixo. O campo
magnético aumentou com o tempo de acordo com o gráfico seguinte.
Determina:
7.1. O fluxo magnético que atravessa a espira no instante 0,30s.(1,7x10-3
Wb)
7.2. O módulo da força electromotriz intervalo de tempo de 0s a 0,30s.
-3
(3,8x10 V)
7.3. A intensidade da corrente induzida na espira no intervalo de tempo de 0s a 0,30s. (1,9 A)
8. Uma bobina, constituída por 100 espiras de raio médio 20 cm, define com a vertical um ângulo de 53º
numa região do espaço onde existe um campo magnético vertical de intensidade 5,0x10-3 T. Determina o
fluxo magnético que atravessa a bobina. (0,039 Wb)
9. Analise a figura.
9.1. Qual é o sinal das cargas q1,q2, q3 e q4? Justifique. (q1, q3 e q4 –
positivas, q2 - negativa)
9.2. No ponto P, qual dos vectores 1, 2, 3, 4 ou 5 representa o
vector campo eléctrico? Justifique
(4, com direcção tangente e sentido
das linhas de campo)
10. Uma espira quadrada de lado 10 cm é atravessada por um campo magnético de 0,20 T, com
direcção horizontal e sentido da esquerda para a direita. Qual é o fluxo do campo magnético, através da
superfície da espira se:
10.1. o plano da espira for perpendicular às linhas de campo? (0,002 Wb)
10.2. o plano da espira tiver a direcção das linhas de campo? (0,0 Wb)
10.3. o plano da espira fizer 30º com as linhas de campo? (0,001 Wb)
11. Um aro metálico com uma certa resistência eléctrica desce um
plano inclinado. Numa determinada zona do plano existe um campo
magnético uniforme perpendicular ao plano do papel e que está
indicado por X.
O que vai acontecer ao aro durante a sua descida ao longo do
plano inclinado?
12. Comente a frase: «Um campo magnético origina sempre um campo eléctrico e vice-versa».
13. Um som puro, produzido por um diapasão, é captado por um microfone, que está ligado a um dos
canais do osciloscópio.
13.1. Como é que o microfone converte o sinal sonoro num sinal eléctrico?
13.2. Que tipo de sinal eléctrico é observado no ecrã do osciloscópio?
13.3. Regulando a base de tempo para 2 ms/divisão, foi possível visualizar uma figura estável em que 5
períodos do sinal corresponderam a 9,8 divisões.
13.3.1. Qual é o período do sinal? (3,9 ms)
13.3.2. Qual a frequência do sinal? (255 Hz)
14. A membrana de um microfone regista uma onda sonora resultante da vibração de um diapasão de
1700 Hz. Considerar que o valor da velocidade de propagação do som é de 340 m/s.
14.1. Determine:
14.1.1. O período do som emitido. (5,9 x 10-4 s)
14.1.2. O comprimento de onda. (0,2 m)
14.2. Classifique o som emitido pelo diapasão em simples ou complexo. (simples)
14.3. Comente a seguinte frase: “A onda sonora é uma onda de pressão”.
14.4. Classifique, justificando, a onda sonora em transversal ou longitudinal.
14.5. O que distingue um som grave de um agudo? (frequência)
14.6. Explique o funcionamento do microfone de indução, que permite converter um sinal sonoro num
sinal eléctrico.
15. O osciloscópio analógico, inventado em 1897 por Ferdinand Braun, é um dos instrumentos de medida
mais importantes e versáteis utilizados em Física. Permite estudar um sinal eléctrico e o modo como varia com
o tempo. É indispensável em qualquer tipo de laboratório e em situações tão diversas como o diagnóstico
médico, a mecânica de automóveis, a prospecção mineral, etc.
O elemento básico de um osciloscópio é o tubo de raios catódicos, cuja superfície interna é impregnada de
uma substância fluorescente que emite luz quando bombardeada por um feixe de electrões (raios catódicos).
O instrumento mecânico ideal para a produção de som com uma única frequência bem definida é o diapasão.
O diapasão utilizado pelos músicos para a afinação de
instrumentos possui a frequência padrão de 440 Hz, que
corresponde à da nota lá da harmónica fundamental da
escala média de um piano, mas existem diapasões que
produzem sons com valores de frequência diferentes deste.
Pretende-se comparar a frequência do som emitido por um
diapasão-padrão (diapasão 1, com frequência f1 = 440 Hz)
com a frequência (próxima) de um outro diapasão (diapasão
2).
Para o efeito, dispomos de um osciloscópio e de dois
microfones, que estão colocados junto de cada um dos
diapasões e suficientemente distantes um do outro. O
microfone (M1), próximo do diapasão-padrão (D1), é ligado à entrada Y1 do osciloscópio, sendo o outro
microfone (M2) ligado à entrada Y2.
15.1. Pretende-se medir, com a maior precisão possível, o período do som emitido pelo diapasão 1.
Seleccione, dos valores a seguir indicados, qual o que deverá ser escolhido com o botão da base de
tempo, para o intervalo de tempo correspondente a cada divisão do ecrã, admitindo que neste existem
dez divisões no eixo horizontal:
(A) 100 ms
(B) 10 ms
(C) 0,5 ms
(D) 0,001 ms
15.2. Verifica-se que a distância entre dois máximos consecutivos na imagem correspondente ao
diapasão 2, no ecrã, é 1,1 vezes maior do que a do diapasão 1. Calcule a frequência do som emitido
pelo diapasão 2, apresentando os raciocínios efectuados.
15.3. Se percutirmos um dos diapasões com uma força de maior intensidade, de que forma, de entre as
indicadas a seguir, variará a imagem correspondente no ecrã do osciloscópio?
(A) A amplitude diminui e a frequência aumenta.
(B) A amplitude aumenta e a frequência mantém-se.
(C) O período diminui e a amplitude mantém-se.
(D) O período e a amplitude mantêm-se.
15.4.Qual dos seguintes pares de descobertas foi essencial para o desenvolvimento do osciloscópio?
(A) A teoria quântica de Max Planck e a teoria de Niels Bohr do átomo de hidrogénio.
(B) A descoberta dos raios catódicos por Julius Plücker e a descoberta do electrão por J. J.
Thomson.
(C) A descoberta dos raios catódicos por Julius Plücker e a teoria quântica de Max Planck.
(D) A teoria quântica de Max Planck e a descoberta do electrão por J. J. Thomson.