ELETROMAGNETISMO (248549)

ELETROMAGNETISMO
PROF. ERVAL OLIVEIRA
CAMPO MAGNÉTICO
CAMPO MAGNÉTICO - Chama-se campo magnético a região do
espaço modificada pela presença de um ímã, de um condutor
percorrido por uma corrente elétrica ou de um corpo eletrizado em
movimento.
Vetor indução magnética (B)Caracteriza a intensidade, a direção e o sentido do campo magnético
em um ponto do espaço.
Sentido: dado pela regra do “tapa” da mão direita se a carga q for
positiva e contrário ao obtido pela regra se a carga q for
negativa; Intensidade: F m = q v B sen Θ
CAMPO MAGNÉTICO GERADO POR CORRENTES.
EXPERIÊNCIA DE OERSTED.
A ORIGEM DO CAMPO MAGNETICO E PORTANTO DA
INTERACAO MAGNETICA, SAO AS CARGAS ELETRICAS EM
MOVIMENTO.
Unidade de indução magnética no S.I é o
CAMPO MAGNÉTICO PRODUZIDO POR CERTOS OBJETOS.
Nas fórmulas que se seguem usamos a seguinte simbologia:
𝜇𝑜 = permeabilidade magnética do meio vácuo. i = corrente elétrica.
tesla (T) , sendo T = N/ (A . m).
A- CONDUTOR RETILÍNEO COMPRIDO (infinito). 𝑩 =
INTERAÇÃO ENTRE PÓLOS DE ÍMÃS:
Pólos magnéticos iguais se repelem enquanto pólos magnéticos
diferentes se atraem.
INSEPARABILIDADE DOS PÓLOS DOS ÍMÃS:
Constata-se experimentalmente que é impossível isolar um dos pólos
dos ímãs.
LINHAS DE INDUÇÃO: São linhas que permitem uma visualização
do campo magnético . Têm as seguintes características: a. são
tangentes ao vetor indução magnética em cada ponto. b. são
orientados no sentido deste vetor. c. são sempre fechadas, isto é, não
tem fontes nem sorvedouros. d. a densidade das linhas de indução
permite avaliar a intensidade do campo magnético em determinada
região.
FORÇA MAGNÉTICA
AS FORÇAS ENTRE DUAS CARGAS EM MOVIMENTO NÃO SÃO
IGUAIS EM MÓDULOS, NÃO TÊM A MESMA DIREÇÃO E NEM SÃO
OPOSTAS EM SENTIDO.
𝜇𝑜 ∙i
𝟐∙𝝅∙𝒅
B- ESPIRA CIRCULAR – Campo magnético no centro de uma espira
𝜇 ∙i
circular de raio “R”, percorrida por uma corrente “i”. 𝐵 = 𝑜
2∙𝑅
C- SOLENÓIDE COMPRIDO (BOBINA) - Campo magnético no
𝑁
interior de um solenóide comprido. 𝐵 = 𝜇𝑜 ∙ ∙ 𝑖 = 𝜇𝑜 ∙ 𝑛 ∙ 𝑖
ℓ
N= número de espiras; ℓ= comprimento do solenóide; n = número de
espiras por unidade de comprimento.
INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
“Um campo magnético variável induz um campo elétrico e vice-versa”
Fluxo de indução magnética “∅” Fluxo magnético para uma
superfície plana de área “A” num campo magnético uniforme “B”, que
faz um ângulo “alfa” com a normal ao plano é dado por ∅ = B A cos 𝜃
UNIDADE DE FLUXO MAGNÉTICO no SI é o Weber (Wb).
Indução Eletromagnética- Aparecerá uma corrente induzida em um
circuito , sempre que houver variação do fluxo da indução magnética
através da área limitada pelo circuito, seja pela variação da
intensidade B da indução , ou pela variação da área ou do ângulo que
B faz com a normal à área no decurso do tempo.
Lei de Faraday- “Toda vez que o fluxo magnético através da área
limitada por um circuito fechado variar com o decorrer do tempo, será
∆∅
induzida neste circuito uma força eletro-motriz”. 𝜀 = ∆𝑡
Lei de Lenz. “O sentido da corrente induzida em um circuito é tal que
se opõe à causa que a produz”.
PERMEABILIDADE MAGNÉTICA- A permeabilidade do vácuo,
𝜇 0 = 4𝜋 10-7 T.m / A no S.I.
FORÇA DE LORENTZ - É uma força magnética ( Fm) que age sobre
uma partícula eletrizada com carga positiva q, quando a partícula se
move, com velocidade v , na região de um campo magnético de
indução B . A força Fm tem as seguintes características:
Direção: da perpendicular ao plano determinado por v e B ;
TRANSFORMADOR – A fórmula que relaciona as tensões (U),
correntes ( i ) e número de espiras ( n ) é:
𝑈𝑝 𝑛𝑝
=
𝑈𝑠 𝑛𝑠
𝑈𝑝 ∙ 𝑖𝑝 = 𝑈𝑠 ∙ 𝑖𝑠
EXERCÍCIO
1º) Um feixe de elétrons entra em uma região onde existe um campo
magnético, cuja direção coincide com a direção da velocidade dos
elétrons.
Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que, ao entrar
no campo magnético, os elétrons desse feixe
a) são desviados e sua energia cinética não se altera.
b) não são desviados e sua energia cinética aumenta.
c) são desviados e sua energia cinética aumenta.
d) não são desviados e sua energia cinética não se altera.
2º) Uma partícula de massa m e carga q se move no vácuo com
velocidade constante V. Quando submetida a um campo magnético
uniforme B e de direção perpendicular à do movimento da partícula,
ocorre o seguinte:
a) a partícula tem uma trajetória parabólica.
b) a partícula segue com velocidade constante.
c) a partícula passa a se mover na direção do campo magnético.
d) a partícula passa a descrever um movimento retilíneo
uniformemente acelerado.
e) a partícula passa a descrever um movimento circular uniforme.
3º) Nos ímãs, que são feitos de materiais criadores de campo
magnético, como o ferro, os spins (ímãs elementares) dos elétrons
apontam sempre na mesma direção: para cima ou para baixo. O que
determina esse fator é a influência de outro campo magnético, como o
da Terra. (Revista Galileu, junho 2005.)
Em relação ao campo magnético, é correto afirmar que:
a) as linhas de indução em um campo magnético coincidem com as
trajetórias descritas por cargas elétricas nele abandonadas.
b) o norte magnético de uma bússola aponta para o norte geográfico
da Terra, próximo à região onde fica o norte magnético do imenso ímã
que é nosso planeta.
c) em torno de uma espira circular em que circule corrente elétrica,
origina-se um campo magnético, análogo ao de um ímã.
d) o campo magnético no interior de um solenóide é praticamente
nulo e, externamente, é quase totalmente uniforme.
e) um ímã imerso em um campo magnético uniforme desloca- se, o
que também ocorre com uma partícula carregada num campo elétrico.
4º) Sobre uma mesa plana e horizontal, é colocado um ímã em forma
de barra, representado na figura, visto de cima, juntamente com
algumas linhas de seu campo magnético. Uma pequena bússola é
deslocada, lentamente, sobre a mesa, a partir do ponto P, realizando
uma volta circular completa em torno do ímã. Ao final desse
movimento, a agulha da bússola terá completado, em torno de seu
próprio eixo, um número de voltas igual a
a) ¼ de volta.
b) ½ de volta.
c) 1 volta completa.
d) 2 voltas completas.
e) 4 voltas completas.
5º) Uma partícula com carga elétrica está em uma região onde existe
um campo magnético uniforme. É correto afirmar que
a) a força magnética sobre a partícula será nula somente se a
partícula estiver em repouso.
b) a força magnética poderá aumentar ou diminuir a energia cinética
da partícula.
c) se a velocidade da partícula e o campo magnético tiverem a
mesma direção, a força magnética sobre a partícula será nula.
d) se a velocidade da partícula e o campo magnético forem
perpendiculares, a força magnética sobre a partícula será nula.
e) se a velocidade da partícula e o campo magnético forem
perpendiculares, a trajetória da partícula será retilínea.
8º) A figura abaixo mostra um circuito, constituído de três resistores,
conectado ao secundário de um transformador de tensão. Quando o
primário do transformador é ligado à rede elétrica local, que é
alternada com tensão de 220V, o amperímetro ideal indica 0,5A. Qual
é a relação entre o número de espiras do primário e do secundário do
transformador?
a)
b)
c)
d)
e)
3
4
1
2
5
6º) A figura abaixo ilustra um ímã cilíndrico que é abandonado acima
de uma espira condutora situada num plano horizontal, no campo
gravitacional da Terra. Após abandonado, o ímã cai verticalmente
passando pelo centro da espira.
Desprezando-se a resistência do ar, é CORRETO afirmar que as
forças que a bobina exerce no ímã quando este está se aproximando
e, depois, se afastando da mesma são, respectivamente:
a) vertical para baixo e vertical para baixo.
b) vertical para cima e vertical para baixo.
c) vertical para cima e vertical para cima.
d) vertical para baixo e nula.
e) nula e vertical para cima.
7º) A figura abaixo ilustra as trajetórias de três partículas movendo-se
unicamente sob a ação de um campo magnético constante e
uniforme, perpendicular ao plano da página e apontando para dentro
dela.
As cargas das partículas 1, 2 e 3, respectivamente, são:
a) positiva, negativa, nula.
b) positiva, nula, negativa.
c) negativa, nula, positiva.
d) nula, positiva, negativa.
e) negativa, positiva, nula.
8º) Em relação aos fenômenos magnéticos e às propriedades do
magnetismo, é INCORRETO afirmar:
a) A variação temporal do fluxo de um campo magnético através de
uma bobina induz uma força eletromotriz nessa mesma bobina.
b) As linhas de campo magnético, associadas a uma corrente elétrica
que percorre um fio condutor retilíneo de comprimento infinito, formam
circunferências concêntricas com o fio, dispostas em planos
perpendiculares à corrente.
c) Um nêutron não sofre desvio ao atravessar uma região onde existe
um campo magnético.
d) Dois fios muito longos e retilíneos conduzindo uma corrente elétrica
ficarão sujeitos à ação de forças de origem magnética.
e) Cargas elétricas em repouso geram campos magnéticos.
9º) Um ímã e um bloco de ferro são mantidos fixos numa superfície
horizontal, como mostrado nesta figura:
Em determinado instante, ambos são soltos e movimentam-se um em
direção ao outro, devido à força de atração magnética.
Despreze qualquer tipo de atrito e considere que a massa m do ímã é
igual à metade da massa do bloco de ferro.
Sejam ai o módulo da aceleração e F i o módulo da resultante das
forças sobre o ímã. Para o bloco de ferro, essas grandezas são,
respectivamente, a f e Ff.
Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que
a) F i = Ff e a i = a f.
b) F i = Ff e a i = 2a f.
c) F i = 2Ff e a i = 2a f.
d) F i = 2Ff e a i = a f.
10º) Assinale a afirmativa que descreve corretamente um fenômeno
magnético.
a) O campo magnético da Terra é nulo.
b) A dilatação dos corpos é proporcional ao aumento da temperatura.
c) Nos condutores, a corrente é linearmente proporcional à
intensidade do campo magnético.
d) Pólos magnéticos de mesma natureza se atraem.
e) A agulha de uma bússola tende a orientar-se na direção do campo
magnético da Terra.
11º) Um feixe de elétrons se deflete ao passar por uma região em que
atuam um campo elétrico uniforme (vertical e apontando para cima) e
um campo magnético uniforme (saindo do plano da página). A
trajetória do feixe encontra-se no plano da página, conforme mostra a
figura.
Em relação às intensidades das forças elétrica FE e magnética FB,
pode-se concluir que
a) FE = FB. b) FE = 0. c) FB = 0. d) FB < FE. e) FB > FE.
12º) Uma partícula com carga q = 3,2 x 10-19 C e massa m = 3,2 x 1030 kg desloca-se em uma região de campo magnético uniforme com B
= 0,05 T, descrevendo uma trajetória circular de raio r = 5,0 mm.
Determine a velocidade da partícula em m/s.
a) 1,2 x 107 b) 1,5 x 107 c) 2,3 x 107 d) 2,5 x 107 e) 3,2 x 107
13º) A figura abaixo representa uma vista superior de um fio retilíneo,
horizontal, conduzindo corrente elétrica i no sentido indicado. Uma
bússola, que foi colocada abaixo do fio, orientou-se na direção
perpendicular a ele, conforme também indica a figura.
Imagine, agora, que se deseje, sem mover a bússola, fazer sua
agulha inverter a orientação indicada na figura. Para obter esse efeito,
considere os seguintes procedimentos.
I - Inverter o sentido da corrente elétrica i, mantendo o fio na posição
em que se encontra na figura.
II - Efetuar a translação do fio para uma posição abaixo da bússola,
mantendo a corrente elétrica i no sentido indicado na figura.
III - Efetuar a translação do fio para uma posição abaixo da bússola e,
ao mesmo tempo, inverter o sentido da corrente elétrica i.
Desconsiderando-se a ação do campo magnético terrestre, quais
desses procedimentos conduzem ao efeito desejado?
a) Apenas I.
b) Apenas II. c) Apenas III.
d) Apenas I e II. e) I, II e III.
14º) O estudioso Robert Norman publicou em Londres, em 1581, um
livro em que discutia experimentos mostrando que a força que o
campo magnético terrestre exerce sobre uma agulha imantada não é
horizontal. Essa força tende a alinhar tal agulha às linhas desse
campo. Devido a essa propriedade, pode-se construir uma bússola
que, além de indicar a direção norte-sul, também indica a inclinação
da linha do campo magnético terrestre no local onde a bússola se
encontra. Isso é feito, por exemplo, inserindo-se uma agulha imantada
num material, de modo que o conjunto tenha a mesma densidade que
a água e fique em equilíbrio dentro de um copo cheio de água, como
esquematizado na figura 1.
A figura 2 representa a Terra e algumas das linhas do campo
magnético terrestre. Foram realizadas observações com a referida
bússola em três cidades (I, II e III), indicando que o pólo norte da
agulha formava, aproximadamente,
- para a cidade I, um ângulo de 20° em relação à horizontal e
apontava para baixo;
- para a cidade II, um ângulo de 75° em relação à horizontal e
apontava para cima;
- para a cidade III, um ângulo de 0° e permanecia na horizontal.
A partir dessas informações, pode-se concluir que tais observações
foram realizadas, respectivamente, nas cidades de
a) Punta Arenas (sul do Chile), Natal (nordeste do Brasil) e Havana
(noroeste de Cuba).
b) Punta Arenas (sul do Chile), Havana (noroeste de Cuba) e Natal
(nordeste do Brasil).
c) Havana (noroeste de Cuba), Natal (nordeste do Brasil) e Punta
Arenas (sul do Chile).
d) Havana (noroeste de Cuba), Punta Arenas (sul do Chile) e Natal
(nordeste do Brasil).
15º) Dois fios retilíneos são colocados paralelamente a uma distância
de 30 cm um do outro. Em ambos, faz-se passar uma corrente de
mesmo módulo, i = 20 A, mas em sentidos contrários. Assinale a
alternativa correta que identifica a intensidade do campo magnético
num ponto situado entre os fios e no mesmo plano deles, a uma
distância de 20 cm de um dos fios.
(Dado: permeabilidade do vácuo 𝜇 0=4𝜋.10-7 Tm/A)
a) 3,0x 10 -5 T
b) 6,0x 10 -5 T
c) 3,0x 10-6 T
d) 6,0x 10 -6 T
e) 4,5x 10 -5 T