f hgikj - Colégio Ari de Sá

TC DE FÍSICA No 03 — 3ª SÉRIE / ENSINO MÉDIO
PROFESSOR
Edney Melo
ALUNO(A):
TURMA:
Nº
TURNO:
DATA:
/
/
COLÉGIO:
OSG 4476/05
Campo Magnético no Centro de uma Espira Circular
Quando essa bobina é percorrida por uma corrente
elétrica de intensidade i, gera no centro um campo de indução
Quando uma espira circular condutora, de raio R, é
percorrida por uma corrente elétrica de intensidade i, verifica-
magnética B que tem como características:
Direção: perpendicular ao plano das espiras.
Sentido: dado pela regra da mão direita.
µ .i
Intensidade: B = n .
2.R
se o aparecimento de um campo de indução magnética B
(efeito Oersted) no centro da espira.
Esse campo magnético tem, conforme mostra a figura
abaixo:
F
GH
I
JK
Campo Magnético no Interior de um Solenóide
Direção: perpendicular ao plano da espira
Sentido: dado pela regra da mão direita, podendo-se
inverter a correspondência entre os dedos da mão e os
elementos i e B .
Intensidade: calculada pela expressão:
B =
O enrolamento de um fio condutor em torno de um
cilindro, formando espiras circulares de mesmo raio e
justapostas, é denominado bobina ou solenóide.
Fazendo-se circular uma corrente elétrica de
intensidade i pelo fio, origina-se, no interior do solenóide, um
campo magnético que pode ser considerado uniforme quando
o número n de espiras for muito grande e o comprimento d for
muito maior que o raio R das espiras.
µ .i
2.R
em que µ é a permeabilidade magnética do meio. A figura
abaixo retrata as linhas de indução em torno da espira.
O campo magnético no exterior do solenóide
assemelha-se ao de um ímã em forma de barra.
Campo Magnético no Centro de uma Bobina Chata
Justapondo n espiras circulares de mesmo raio R,
obtemos o que chamamos de bobina chata, de modo que o
comprimento d é desprezível em relação ao raio da bobina
(d<<<<R).
No interior do solenóide, o vetor B é constante e tem:
Direção: a mesma do eixo do solenóide.
Sentido: dado pela regra da mão direita, como se
segurando um bastão. A ponta dos dedos indicando o sentido
da corrente e o polegar indicando o sentido do campo.
µ .n.i
Intensidade: B =
d
Em que n é o número de espiras do solenóide e µ é a
permeabilidade magnética do material no interior do
solenóide.
n
Observação — A razão
é denominada densidade
d
linear de espiras, e quanto maior for seu valor, mais intenso
será o campo no interior do solenóide.
Resumo
Intensidade do vetor indução magnética B :
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(Em construção)
TC DE FÍSICA No 3
3ª SÉRIE / ENSINO MÉDIO
No centro de uma espira circular: B =
µ .i
2 .R
3.
em que
R é o raio da espira.
No centro de uma bobina chata: B = n .
F µ .i I
GH 2.R JK
(U. F. SÃO CARLOS-SP) Um fio condutor é dividido em
dois, que logo se juntam novamente, formando uma espira
circular de raio r, conforme a figura.
em
que n é o número de espiras de raio R.
Exercícios Básicos
Se uma corrente i circula pelo fio, o módulo do campo
magnético B no centro da espira é:
a) proporcional à corrente i.
b) zero.
i
c) proporcional a .
r
1
d) proporcional a .
r
1.
e) proporcional a
No interior de um solenóide: B =
µ . n .i
em que n
d
é o número de espiras e d é o comprimento do solenóide.
(FAAP-SP) O condutor retilíneo muito longo indicado na
figura é percorrido pela corrente I = 62,8A. O valor da
corrente I na espira circular de raio R, a fim de que seja
nulo o campo magnético resultante no centro O da
mesma, será igual a:
a)
b)
c)
d)
e)
2.
4.
nulo
1A
1.000A
100A
10A
5.
No interior de um solenóide longo, as linhas de indução
do campo magnético gerado pela corrente elétrica contínua que percorre suas espiras são, mais aproximadamente:
a) circunferências com centros no fio que constitui o
solenóide.
b) circunferências com centros no eixo do solenóide.
c) retas paralelas ao eixo do solenóide.
d) retas perpendiculares ao eixo do solenóide.
e) hélices cilíndricas.
6.
(UFPI) Considere o solenóide A com corrente fluindo no
sentido indicado e a agulha imantada B. A agulha está
livre para ser girada ou transladada conforme a situação o
exija. O solenóide está fixo. A influência da indução
magnética sobre a agulha imantada a partir do instante em
que iniciar a corrente:
condições, o módulo do campo de indução magnética ( B )
resultante no centro das duas espiras e o plano em que ele
se situa são, respectivamente:
(Dados: µ0 ≅ 1,26 . 10—6 T . m/A.)
módulo de B (tesla)
1,26 . 10—3
6,3 . 10—4
8,9 . 10—4
2,53 . 10—3
4,45 . 10—4
(UNICAMP-SP) Um condutor homogêneo de resistência
8Ω tem a forma de uma circunferência. Uma corrente I =
4A chega por um fio retilíneo ao ponto A e sai pelo ponto
B por outro fio retilíneo perpendicular, conforme a figura.
As resistências dos fios retilíneos podem ser consideradas
desprezíveis.
a) Calcule a intensidade das correntes nos dois arcos de
circunferência compreendidos entre A e B.
b) Calcule o valor da intensidade do campo magnético B
no centro O da circunferência.
(VUNESP-SP) Duas espiras circulares idênticas, de raio
r ≅ 1,00cm, não ligadas eletricamente entre si, estão
dispostas conforme a figura, em que uma delas está no
plano x, y e a outra no plano x, z. A corrente elétrica que
circula em cada uma das espiras é i ≅ 10,0A, e os seus
sentidos estão indicados na própria figura. Nessas
a)
b)
c)
d)
e)
i
.
r
plano em que se situa
(x, z)
(x, y)
(y, z)
(y, z)
(x, y)
a) somente deflete a agulha no sentido horário.
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b)
c)
d)
e)
7.
8.
somente deflete a agulha no sentido anti-horário.
deflete no sentido horário ao mesmo tempo que a atrai.
deflete no sentido anti-horário enquanto a repele.
repele sem defletir a agulha.
Pode-se afirmar que são corretas APENAS
a) I e II
b) III e IV
c) I, II e III
d) I, II e IV
e) II, III e IV
Um solenóide de 15.000 espiras por metro é percorrido
por uma corrente de intensidade igual a 10A. Determine o
módulo da indução magnética em seu interior, onde a
Tm
permeabilidade magnética vale 4π . 10—7
.
A
2.
(UNICAMP-SP) Um solenóide ideal, de 50cm de
comprimento e 1,5cm de raio, contém 2000 espiras e é
percorrido por uma corrente de 3,0A. O campo de
indução magnética B é paralelo ao eixo do solenóide e
sua intensidade é dada por B = µ0 n I, onde n é o número
de espiras por unidade de comprimento e I é a corrente.
Dado: µ0 = 4π . 10—7 N/A2.
a) Qual é o valor de B ao longo do eixo do solenóide?
b) Qual é a aceleração de um elétron lançado no interior
do solenóide, paralelamente ao eixo?
O vetor campo magnético no centro da espira é
perpendicular ao plano da figura e orientado para:
a) fora e de intensidade 8,0 . 10—5 T.
b) dentro e de intensidade 8,0 . 10—5 T.
c) fora e de intensidade 4,0 . 10—5 T.
d) dentro e de intensidade 4,0 . 10—5 T.
e) fora e de intensidade 2,0 . 10—5 T.
3.
Exercícios Propostos
1.
(UNISA-SP) Uma espira circular de 4πcm de diâmetro é
percorrida por uma corrente de 8,0 ampères (veja a figura).
(PUCCAMP-SP) Pode-se obter o aspecto das linhas de
indução de uma região de campo magnético, salpicando
limalha de ferro sobre uma folha de papel colocada
horizontalmente. As partículas de ferro, na região do
campo magnético, imantam-se e comportam-se como
pequenos ímãs, alinhando-se com o vetor
indução
magnética. Analise as afirmações e as figuras a seguir.
(FCMSC-SP) O campo magnético, produzido no centro de
uma espira circular de raio R por uma corrente elétrica de
intensidade I, é diretamente proporcional a:
1
a) I . R
d)
R .I
b)
c)
Figura I. Representa a distribuição da limalha de ferro na
folha de papel, colocada sobre um ímã em forma de barra.
Figura II. Representa a distribuição da limalha de ferro na
folha de papel, colocada sobre um ímã em forma de
ferradura.
Figura III. Um fio, percorrido por corrente contínua,
atravessa um pedaço de papel e a limalha de ferro se
arruma conforme a figura.
I
R
R
I
e)
I
R
4.
(FUND. CARLOS CHAGAS-SP) Uma espira circular é
percorrida por uma corrente elétrica contínua e constante.
Devido somente ao campo magnético dessa corrente, uma
agulha magnética, suspensa pelo seu centro de massa e
colocada no centro da espira, tenderia a ficar:
a) oscilando regularmente.
b) em equilíbrio indiferente.
c) girando em torno de seu eixo.
d) paralela ao plano da espira.
e) perpendicular ao plano da espira.
5.
(VUNESP-SP) A figura representa uma espira condutora por
onde circula uma corrente i constante, no sentido indicado.
O plano da espira coincide com o plano x, y, e o seu centro
está na origem do referencial cartesiano. Um fio condutor,
retilíneo e muito longo, por onde passa também uma corrente i constante, é paralelo ao eixo z, furando o plano da
espira no ponto P. Escolha a seguir a opção que melhor representa o vetor indução magnética resultante no ponto O.
Figura IV. Fazendo as espiras de um solenóide, percorrido
por corrente contínua, atravessarem o papel, vê-se que a
limalha de ferro forma linhas paralelas e eqüidistantes
dentro do solenóide.
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a)
d)
b)
e)
O módulo do vetor campo magnético no centro das
espiras é:
a) 0,1 . 10—7 tesla
b) 0,2 . 10—7 tesla
c) 0,3 . 10—7 tesla
d) 0,4 . 10—7 tesla
e) 3,6 . 10—7 tesla
9.
(UF-BA) Duas espiras circulares, concêntricas e coplanares,
de raios R1 e R2, sendo R1 = 0,4 . R2, são percorridas
respectivamente pelas correntes i1 e i2; o campo magnético
resultante no centro da espira é nulo. A razão entre as
correntes i1 e i2 é igual a:
a) 0,4
b) 1,0
c) 2,0
d) 2,5
e) 4,0
c)
6.
(UNISA-SP) Uma bobina chata é formada de 50 espiras
circulares de raio 0,1m. Sabendo que as espiras são percorridas
por uma corrente de 3A, a intensidade do vetor campo
magnético no seu centro será de (µ = 4π . 10—7 T . m/A):
a) 3π . 10—4 T
b) 60π . 10—7 T
c) 15π . 10—8 T
d) 19π . 10—6 T
7.
(U. F. UBERLÂNDIA-MG) Considerando o elétron, em um
átomo de hidrogênio, uma massa pontual, girando no
plano da folha em uma órbita circular, como mostra a
figura, o vetor campo magnético criado no centro do
círculo por esse elétron é representado por:
10. (ITA-SP) Uma espira circular de raio R é percorrida por
uma corrente i. A uma distância 2R de seu centro
encontra-se um condutor retilíneo muito longo que é
percorrido por uma corrente i1 (conforme a figura). As
condições que permitem que se anule o campo de
indução magnética no centro da espira, são,
respectivamente
a)
b)
c)
d)
e)
(i1/i) = 2π e a corrente na espira no sentido horário.
(i1/i) = 2π e a corrente na espira no sentido anti-horário.
(i1/i) = π e a corrente na espira no sentido horário.
(i1/i) = π e a corrente na espira no sentido anti-horário.
(i1/i) = 2 e a corrente na espira no sentido horário.
11. (ESAL-MG) Um condutor enrolado em forma helicoidal é
percorrido por corrente contínua no sentido indicado na
figura a seguir.
a)
b)
⊗
d)
e)
A configuração que mais se aproxima do campo
magnético no interior da bobina é:
c)
8.
(UNISA-SP) Duas espiras circulares, concêntricas e
coplanares, de raios 3π m e 5π m, são percorridas por
correntes de 3A e 4A, como mostra a figura.
e) O campo no interior da bobina é nulo.
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c) 10000
16. (UNB-DF) A figura mostra um solenóide muito longo com
seus terminais ligados aos pólos de uma bateria, como
indicado.
12. (U. F. VIÇOSA-MG) A figura a seguir representa um
eletroímã e um pêndulo cujo corpo C, preso à
extremidade, é um ímã.
Ao fecharmos a chave K, podemos afirmar que:
a) o ímã do pêndulo será repelido pelo eletroímã.
b) o ímã do pêndulo será atraído pelo eletroímã.
c) o ímã do pêndulo irá girar em torno do fio que o
suporta.
d) o pólo sul do eletroímã estará à sua direita.
e) o campo magnético no núcleo do eletroímã é nulo.
Uma agulha magnética, dentro do solenóide e sobre o
ponto médio do eixo XX', orienta-se da seguinte forma:
13. (UF-PA) Eletroímãs são largamente utilizados como
guindastes para transporte de cargas metálicas pesadas
(ferro). Na figura, representa-se esquematicamente um
eletroímã constituído de um núcleo de ferro e um
solenóide com 1000 espiras/metro, percorrido por uma
corrente elétrica i = 5A.
(Dado: µ0 = 4π . 10—7 T . m/A.)
Considerando que a presença do núcleo de ferro aumenta
de 1000 (mil) vezes o campo magnético no interior do
solenóide, em relação ao campo que ele produziria no ar,
calcule, em teslas, o campo no eixo do solenóide da figura.
14. (MACKENZIE-SP) Colocando-se uma pequena bússola no
ponto P do eixo de um solenóide como indica a figura, a
posição de equilíbrio da agulha será:
15. (UE-MG) O campo magnético no interior de um solenóide
tem intensidade B = 8 . 10—2 T, o comprimento do
solenóide é A = 0,5π m e a corrente que o atravessa tem
intensidade i = 4A. Sabendo-se que µ0 = 4π . 10—7 T . m/A,
o número de espiras do solenóide será igual a:
a) 6000
d) 4800
b) 2500
e) 25000
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