v B x F - Fisica Real

Física
Questão 1
Por que as distribuidoras de energia elétrica (CPFL, por
exemplo), aumentam a tensão para transmiti-la a grandes
distâncias?
a) Para diminuir a corrente e assim aumentar a
segurança na condução da eletricidade.
b) Para aumentar a potência elétrica transmitida aos
clientes, já que a potência é diretamente
proporcional à corrente e à tensão.
c) Aumentando-se a tensão diminui-se a resistência
elétrica dos fios e assim diminuem-se as perdas por
aquecimento.
d) Para diminuir a corrente elétrica necessária para
transmitir a potência demandada, diminuindo-se
assim o aquecimento dos fios.
e) Para transmitir mais energia em menos tempo a um
custo menor.
Resolução comentada:
Temos
Então ao aumentar a tensão para transmitir certa potência,
diminui-se a corrente elétrica.
A potência dissipada nos fios de alta tensão depende da
resistência deles e da corrente ao quadrado:
Então ao diminuir a corrente elétrica a potência dissipada por
calor na transmissão diminui o quadrado das vezes que a
corrente diminui. Por exemplo: se a corrente ficar 10 vezes
menor, a potência dissipada diminui 10²=100 vezes.
Alternativa d.
Questão 2
O que é o efeito Oersted?
a) É o fenômeno de geração de corrente elétrica por
meio de um fluxo de campo magnético variável.
b) É o fenômeno de geração de campo magnética por
meio de uma corrente elétrica.
c) É a transformação de um enrolamento (bobina) em
um ímã com a passagem de corrente elétrica
(eletroímã).
d) É a produção de campo magnético dentro e fora de
uma espira, que se dá por meio da regra da mão
direita.
e) Nenhuma das alternativas acima está correta.
circularmente, seguindo a regra da mão direita. Esse
fenômeno ficou conhecido como efeito Oersted.
Alternativa b.
Questão 3
A aurora boreal ou austral é um fenômeno natural que
acontece nas proximidades dos polos da Terra. Isso se deve
à relação entre o campo magnético da Terra e partículas
carregadas vindas do Sol, como prótons e elétrons, que
quando entram na atmosfera naquela região, provocam a
emissão de luz. Que relação é essa?
a)
As partículas vindas do Sol na região do
equador encontram um campo magnético
perpendicular à sua velocidade, adquirindo uma
força em direção aos polos.
b)
As partículas vindas do Sol na região dos polos
encontram um campo magnético perpendicular
à sua velocidade, adquirindo uma força em
direção ao solo.
c)
As partículas vindas do Sol na região do
equador encontram um campo magnético
paralelo à sua velocidade, adquirindo uma força
nula, permitindo sua entrada direta na
atmosfera.
d)
Apenas as partículas positivas vindas do Sol na
região do equador encontram um campo
magnético perpendicular à sua velocidade,
adquirindo uma força em direção aos polos.
e)
Apenas as partículas negativas vindas do Sol na
região do equador encontram um campo
magnético perpendicular à sua velocidade,
adquirindo uma força em direção aos polos.
Resolução comentada:
Observe a direção do campo magnético, da velocidade e da
força magnética do campo sobre a carga (verde) de acordo
com a regra da mão esquerda (a força está para dentro da
página).
B
Fx
v
Resolução comentada:
Em 1820 Oersted estava dando aula de eletricidade e ao ligar
a corrente elétrica em um fio que estava perto de um
bússola, percebeu que a bússola alterava a direção que
apontava. Mais tarde entendeu-se que a corrente elétrica
estava produzindo campo magnético em torno do fio,
Note que a velocidade da carga é perpendicular ao campo
(aproximadamente). Como há um pequeno ângulo da
velocidade com o campo, a força aponta um pouco para os
polos e a carga começa então a espiralar em direção a eles.
Lá penetra na atmosfera e prova a aurora.
Alternativa a.
Questão 4
Como se pode fabricar um ímã permanente?
a) Por atrito: ao atritar um ferro em outro ferro, ambos
adquirem magnetizações opostas.
b) Carregando-o magneticamente por meio de uma
corrente elétrica.
c) Não é possível, encontra-se o mineral apenas na
natureza.
d) Aproximando um ferro de um fio com alta tensão.
e) Imergindo-o em um campo magnético alto
suficiente gerado por uma bobina.
Resolução comentada:
Os átomos de ferro possuem polos Norte e Sul como se
fossem todos ímãs. Em um ferro comum, esses polos
atômicos estão todos apontando em direções aleatoriamente
diferentes, e o campo magnético de cada um se anula. Uma
maneira de fazer com que esses átomos se alinhem é
submetendo-os a um campo magnético externo muito
grande, como o do interior de uma bobina, por exemplo. Ao
se alinharem, teremos produzido o ímã permanente.
Alternativa e.
Questão 5
[ENEM 2011]
O manual de funcionamento de um captador de guitarra
elétrica apresenta o seguinte texto:
Esse captador comum consiste de uma bobina, fios
condutores enrolados em torno de um ímã
permanente. O campo magnético do ímã induz o
ordenamento dos polos magnéticos na corda da
guitarra, que está próxima a ele. Assim, quando a
corda é tocada, as oscilações produzem variações,
com o mesmo padrão, no fluxo magnético que
atravessa a bobina. Isso induz uma corrente elétrica
na bobina, que é transmitida até o amplificador e,
daí, para o alto-falante.
Um guitarrista trocou as cordas originais de sua guitarra, que
eram feitas de aço, por outras feitas de náilon. Com o uso
dessas cordas, o amplificador ligado ao instrumento não
emitia mais som, porque a corda de náilon
A) isola a passagem de corrente elétrica da bobina para o
alto-falante.
B) varia seu comprimento mais intensamente do que ocorre
com o aço.
C) apresenta uma magnetização desprezível sob a ação do
ímã permanente.
D) induz correntes elétricas na bobina mais intensas que a
capacidade do captador.
E) oscila com uma frequência menor do que a que pode ser
percebida pelo captador.
Resolução comentada:
Como explicado na questão anterior, os átomos de ferro
presentes no aço (ferro e carbono) se alinham com o campo
magnético do ímã. Mas se a corda for de náilon, esses
átomos não possuem o campo magnético próprio suficiente
para se alinhar e então a corda não funcionará como um ímã.
O som não será amplificado.
Alternativa c.
Questão 6
[ENEM 2009, 1ª aplicação]
Considere a ação de se ligar uma bomba hidráulica elétrica
para captar água de um poço e armazená-la em uma caixa
d'água localizada alguns metros acima do solo. As etapas
seguidas pela energia entre a usina hidroelétrica e a
residência do usuário podem ser divididas da seguinte forma:
I - na usina: água flui da represa até a turbina, que
aciona o gerador para produzir energia elétrica;
II- na transmissão: no caminho entre a usina e a
residência do usuário a energia elétrica flui por
condutores elétricos;
III - na residência: a energia elétrica aciona um motor
cujo eixo está acoplado ao de uma da bomba hidráulica
e, ao girar, cumpre a tarefa de transferir água do poço
para a caixa.
As etapas I, II e III acima mostram, de forma resumida e
simplificada, a cadeia de transformações de energia que se
processam desde a fonte de energia primária até o seu uso
final. A opção que detalha o que ocorre em cada etapa é:
(A) Na etapa I, energia potencial gravitacional da água
armazenada na represa transforma-se em energia potencial
da água em movimento na tubulação, a qual, lançada na
turbina, causa a rotação do eixo do gerador elétrico e a
correspondente energia cinética, dá lugar ao surgimento de
corrente elétrica.
(B) Na etapa I, parte do calor gerado na usina se transforma
em energia potencial na tubulação, no eixo da turbina e
dentro do gerador; e também por efeito Joule no circuito
interno do gerador.
(C) Na etapa II, elétrons movem-se nos condutores que
formam o circuito entre o gerador e a residência; nessa
etapa, parte da energia elétrica transforma-se em energia
térmica por efeito Joule nos condutores e parte se
transforma em energia potencial gravitacional.
(D) Na etapa III, a corrente elétrica é convertida em energia
térmica, necessária ao acionamento do eixo da bomba
hidráulica, que faz a conversão em energia cinética ao fazer a
água fluir do poço até a caixa, com ganho de energia
potencial gravitacional pela água.
(E) Na etapa III, parte da energia se transforma em calor
devido a forças dissipativas (atrito) na tubulação; e também
por efeito Joule no circuito interno do motor; outra parte é
transformada em energia cinética da água na tubulação e
potencial gravitacional da água na caixa d'água.
Resolução comentada:
A alternativa que contém a sequência correta de
transformação da energia é e, que se explica a si mesma.
Questão 7
[ENEM 2010, 2ª aplicação]
Há vários tipos de tratamentos de doenças cerebrais que
requerem a estimulação de partes do cérebro por correntes
elétricas. Os eletrodos são introduzidos no cérebro para gerar
pequenas correntes em áreas específicas. Para se eliminar a
necessidade de se introduzir eletrodos no cérebro, uma
alternativa é usar bobinas que, colocadas fora da cabeça,
sejam capazes de induzir correntes elétricas no tecido
cerebral.
Para que o tratamento de patologias cerebrais com bobinas
seja realizado satisfatoriamente, é necessário que
Resolução comentada:
a)
haja um grande número de espiras nas bobinas, o
que diminui a voltagem induzida.
Errado, pois quanto maior o número de espiras, maior o
campo magnético oscilante e assim maior o fluxo do campo
magnético. Quanto maior esse fluxo magnético, maior sua
variação, o que produz maior voltagem induzida.
b) o campo magnético criado pelas bobinas seja
constante,
de
forma
a
haver
indução
eletromagnética.
Errado, pois para induzir voltagem é necessária a variação do
fluxo do campo magnético, não sendo suficiente o campo
magnético constante.
c) se observe que a intensidade das correntes
induzidas depende da intensidade da corrente nas
bobinas.
Correto, pois quanto maior a corrente na bobina, maior o
fluxo de campo magnético variante e assim maior a voltagem
induzida e também a corrente induzida.
d) a corrente nas bobinas seja contínua, para que o
campo magnético possa ser de grande intensidade.
Errado, pois se a corrente for contínua, o campo magnético
também é, e isso não induz voltagem em outro local. O
campo magnético deve ser variável para induzir a voltagem.
e) o campo magnético dirija a corrente elétrica das
bobinas para dentro do cérebro do paciente.
Errado, pois a corrente elétrica das bobinas é separada da
corrente elétrica que é induzida no cérebro: aquela produz o
campo magnético variável, esta é induzida por este campo
magnético variável.
Questão 8
[Fuvest 2012, 1ª fase]
Em uma aula de laboratório, os estudantes foram divididos
em dois grupos. O grupo A fez experimentos com o objetivo
de desenhar linhas de campo elétrico e magnético. Os
desenhos feitos estão apresentados nas figuras I, II, III e IV
abaixo.
Aos alunos do grupo B, coube analisar os desenhos
produzidos pelo grupo A e formular hipóteses. Dentre elas, a
única correta é que as figuras I, II, III e IV podem
representar, respectivamente, linhas de campo
a) eletrostático, eletrostático, magnético e magnético.
b) magnético, magnético, eletrostático e eletrostático.
c) eletrostático, magnético, eletrostático e magnético.
d) magnético, eletrostático, eletrostático e magnético.
e) eletrostático, magnético, magnético e magnético.
Resolução comentada:
O campo elétrico começa em um ponto e se irradia para
todas as direções, como na figura I e II, sendo que no caso I
trata-se de uma placa carregada com carga positiva e no
caso II trata-se de cargas elétricas com sinais positivos e
portanto se repelindo. O campo magnético é circular, não
início nem fim, como nos casos III e IV.
A alternativa correta é a.
Questão 9
[Fuvest 2010, 1ª fase]
Aproxima-se um ímã de um anel metálico fixo em um suporte
isolante, como mostra a figura. O movimento do ímã, em
direção ao anel,
a) não causa efeitos no anel.
b) produz corrente alternada no anel.
c) faz com que o polo sul do ímã vire polo norte e vice-versa.
d) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de
atração entre anel e ímã.
e) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de
repulsão entre anel e ímã.
Resolução comentada:
O fluxo do campo magnético na espira está aumentando e
portanto será induzida uma corrente elétrica na espira que a
percorrerá de tal forma que vai produzir outro campo
magnético contrário ao campo magnético do ímã (lei de
Lenz). Isso transformará a espira em uma espécie de
eletroímã com polo Sul à esquerda, repelindo o ímã.
(B)
–
.
(C)
–
.
(D)
–
.
(E)
–
.
Resolução comentada:
Alternativa e.
O campo magnético fará uma força magnética sobre a carga
que será a força resultante centrípeta responsável por
desviar a carga de sua trajetória reta, obrigando-a a
permanecer em movimento circular.
Questão 10
Então:
[Unesp 2010, Geral]
Uma tecnologia capaz de fornecer altas energias para
partículas elementares pode ser encontrada nos aceleradores
de partículas, como, por exemplo, nos cíclotrons. O princípio
básico dessa tecnologia consiste no movimento de partículas
eletricamente carregadas submetidas a um campo magnético
perpendicular à sua trajetória. Um cíclotron foi construído de
maneira a utilizar um campo magnético uniforme, B , de
módulo constante igual a 1,6 T, capaz de gerar uma força
magnética, F , sempre perpendicular à velocidade da
partícula. Considere que esse campo magnético, ao atuar
sobre uma partícula positiva de massa igual a
e
–
carga igual a
, faça com que a partícula se
movimente em uma trajetória que, a cada volta, pode ser
considerada circular e uniforme, com velocidade igual a
. Nessas condições, o raio dessa trajetória
circular seria aproximadamente
(A)
–
onde o ângulo
portanto
entre o campo e a velocidade é 90°, e
.
(
Alternativa a.
)