MAGNETISMO a se deslocarem com uma mesma velocidade 1. (Ufpr) O fenômeno da indução eletromagnética permite explicar o funcionamento de diversos aparelhos, entre eles o transformador, o qual é um equipamento elétrico que surgiu no início do século 19, como resultado da união entre o trabalho de cientistas e engenheiros, sendo hoje um componente essencial na tecnologia elétrica e eletrônica. Utilizado quando se tem a necessidade de aumentar ou diminuir a tensão elétrica, o transformador é constituído por um núcleo de ferro e duas bobinas, conforme ilustra a figura a seguir. Uma das bobinas (chamada de primário) tem N1 espiras e sobre ela é aplicada a tensão U1, enquanto que a outra (chamada de secundário) tem N2 espiras e fornece a tensão U2 . Sobre o transformador, é correto afirmar: a) É utilizado para modificar a tensão tanto em sistemas de corrente contínua quanto nos de corrente alternada. b) Só aparece a tensão U2 quando o fluxo do campo magnético produzido pelo primário for constante. c) Num transformador ideal, a potência fornecida ao primário é diferente da potência fornecida pelo secundário. d) Quando o número de espiras N1 é menor que N2, a corrente no secundário é maior que a corrente no primário. e) Quando o número de espiras N1 é menor que N2, a tensão U2 será maior que a tensão aplicada U1 . 2. (Uel) Um anel condutor de massa M e um ímã com o dobro de sua massa, encontram-se frente a frente e em repouso, em uma superfície em que pode ser desprezado o atrito do movimento do ímã e do anel. A face do polo norte do ímã fica confrontando o plano do anel. Em um determinado instante, estabelece-se uma corrente no anel de tal forma que o seu sentido é anti-horário, visto por um observador posicionado além do polo sul do imã sobre a reta que une o ímã e a espira. Com base no texto, considere as afirmativas a seguir. I. A força de repulsão sobre o ímã é de igual intensidade à força de repulsão sobre o anel. II. A força de atração sobre o ímã é de igual intensidade à força de atração sobre o anel. III. O módulo da aceleração do anel será o dobro do módulo da aceleração do ímã. IV. O torque mecânico da espira cancela a energia magnética do ímã. Estão corretas apenas as afirmativas: a) I e III. b) I e IV. c) II e III. d) I, II e IV. e) II, III, IV. 3. (Ufsc) Duas espiras, uma retangular e outra circular, são colocadas próximas a um fio retilíneo percorrido por uma corrente constante I, como se mostra na figura a seguir. As espiras são submetidas às forças Prof. Rodrigo Dantas r r F 1 e F 2 de maneira u r V , constante, que as afasta do fio. A área da espira retangular é o dobro da área da espira circular. a) b) c) d) Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01) Como a corrente no fio permanece constante, não ocorre variação do fluxo magnético através das espiras e, portanto, nenhuma corrente é induzida nas mesmas. 02) Como o fluxo magnético varia através da área das espiras, uma corrente induzida se estabelece em ambas as espiras. 04) O sentido da corrente induzida na espira circular é horário e na espira retangular é r a anti-horário. 08) Quanto maior a velocidade com que as espiras se afastam do fio, maiores são as correntes induzidas nas espiras. 16) Parte do trabalho realizado pelas forças e r F2 r F1 é transformado em calor por efeito Joule nas espiras. 32) As espiras têm áreas diferentes, porém têm a mesma velocidade; assim, o valor da corrente induzida é o mesmo nas duas espiras e, como ambas se afastam do fio, o sentido das correntes induzidas é o mesmo, ou seja, tem sentido horário. 64) Como a área da espira retangular é o dobro da área da espira circular, a corrente induzida na espira retangular é maior do que a corrente induzida na espira circular. 4. (Ufpr) Na segunda década do século XIX, Hans Christian Oersted demonstrou que um fio percorrido por uma corrente elétrica era capaz de causar uma perturbação na agulha de uma bússola. Mais tarde, André Marie Ampère obteve uma relação matemática para a intensidade do campo magnético produzido por uma corrente elétrica que circula em um fio condutor retilíneo. Ele mostrou que a intensidade do campo magnético depende da intensidade da corrente elétrica e da distância ao fio condutor. Com relação a esse fenômeno, assinale a alternativa correta. a) As linhas do campo magnético estão orientadas paralelamente ao fio condutor. b) O sentido das linhas de campo magnético independe do sentido da corrente. c) Se a distância do ponto de observação ao fio condutor for diminuída pela metade, a intensidade do campo magnético será reduzida pela metade. d) Se a intensidade da corrente elétrica for duplicada, a intensidade do campo magnético também será duplicada. e) No Sistema Internacional de unidades (S.I.), a intensidade de campo magnético é A/m. 5. (Ufsm) O campo magnético pode ser produzido pelo movimento de cargas elétricas ou, como ocorre nas ondas eletromagnéticas, pela variação do fluxo de campo elétrico local. Em qual das figuras a seguir está representado corretamente o campo magnético? e) 6. (Uepg) Em 1820, o físico Hans Christian Oersted demonstrou existir uma íntima relação entre os fenômenos elétricos e os fenômenos magnéticos. Nascia assim, a teoria eletromagnética na qual é preciso substituir as forças elétrica e magnética por uma única força, a força eletromagnética. Sobre as relações entre efeitos elétricos e efeitos magnéticos, assinale o que for correto. 01) Uma carga elétrica cria no espaço à sua volta um campo magnético que atuará sobre outra carga elétrica, exercendo sobre ela uma força magnética. 02) Sempre que um condutor retilíneo é percorrido por uma corrente elétrica surge um campo magnético cujas linhas de indução são circulares com centro sobre o condutor. 04) Uma bobina, quando percorrida por uma corrente elétrica alternada, comporta-se como um imã. 08) Devido ao seu comportamento magnético, a grande maioria das substâncias existentes na natureza é classificada em dois grupos, as substâncias diamagnéticas e as substâncias paramagnéticas. 16) Fenômenos eletrostáticos podem ser produzidos por efeitos magnéticos. 7. (Pucrs) Resolver a questão com base nas informações a seguir. O músculo cardíaco sofre contrações periódicas, as quais geram pequenas diferenças de potencial, ou tensões elétricas, entre determinados pontos do corpo. A medida dessas tensões fornece importantes informações sobre o funcionamento do coração. Uma forma de realizar essas medidas é através de um instrumento denominado eletrocardiógrafo de fio. Esse instrumento é constituído de um ímã que produz um campo magnético intenso por onde passa um fio delgado e flexível. Durante o exame, eletrodos são posicionados em pontos específicos do corpo e conectados ao fio. Quando o músculo cardíaco se contrai, uma tensão surge entre esses eletrodos e uma corrente elétrica percorre o fio. Utilizando um modelo simplificado, o posicionamento do fio retilíneo no campo magnético uniforme do ímã do eletrocardiógrafo pode ser representado como indica a figura a seguir, perpendicularmente ao plano da página, e com o sentido da corrente saindo do plano da página. MAGNETISMO e) 30,0 A . m2 e 4,5 N . m. 10. (Ufpel) Os fenômenos magnéticos são conhecidos desde a Antiguidade. Os antigos Com base nessas informações, pode-se dizer que, quando o músculo cardíaco se contrai, o fio sofre uma deflexão a) lateral e diretamente proporcional à corrente que o percorreu. b) lateral e inversamente proporcional à intensidade do campo magnético em que está colocado. c) vertical e inversamente proporcional à tensão entre os eletrodos. d) lateral e diretamente proporcional à resistência elétrica do fio. e) vertical e diretamente proporcional ao comprimento do fio. 8. (Ufrgs) Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto a seguir, na ordem em que elas aparecem. A figura a seguir representa dois fios metálicos paralelos, A e B, próximos um do outro, que são percorridos por correntes elétricas de mesmo sentido e de intensidades iguais a I e 2I, respectivamente. A força que o fio A exerce sobre o fio B é ........., e sua intensidade é ........ intensidade da força exercida pelo fio B sobre o fio A. a) repulsiva - duas vezes maior do que a b) repulsiva - igual à c) atrativa - duas vezes menor do que a d) atrativa - duas vezes maior do que a e) atrativa - igual à 9. (Uel) A base do funcionamento de muitos eletrodomésticos está na rotação inerente aos motores elétricos. Tal movimento é facilmente constatado em ventiladores ou liquidificadores, mas também está presente em outros mecanismos, não percebidos cotidianamente, tal como, por exemplo, aquele que movimenta os vidros elétricos. De fato, o rotor do motor precisa de um torque para iniciar o seu giro. Este torque (momento) geralmente é produzido por forças magnéticas desenvolvidas entre os polos magnéticos do rotor e aqueles do estator (parte fixa). Forças de atração ou de repulsão, desenvolvidas entre estator e rotor, "puxam" ou "empurram" os polos móveis do rotor, produzindo torques, que fazem o rotor girar, até que os atritos ou cargas ligadas ao eixo reduzam o torque resultante ao valor zero, quando o rotor passa a girar com velocidade angular constante. Considere uma bobina circular de raio igual a 5 × 10-2 m, com 200 voltas de fio de cobre, conduzindo uma corrente elétrica de 2 A, no sentido anti-horário. Ao ser colocada perpendicularmente ao campo magnético uniforme de intensidade igual a 3 T, os valores do módulo do momento magnético e do torque sobre a bobina, serão, respectivamente, a) 0,6 A . m2 e 4,5 N . m. b) 0,6 A . m2 e 5,4 N . m. c) 3,0 A . m2 e 9,0 N . m. d) 3,0 A . m2 e 4,5 N . m. Prof. Rodrigo Dantas chineses já usavam determinadas pedras, como a magnetita, para obter orientações de rotas para viagens. Essas pedras, quando suspensas por um barbante, assumem posição definida, com uma extremidade apontando sempre para o norte e a outra, para o sul magnético da Terra. Pelegrini, M. "Minimanual compacto de física" [adapt.] Com base em seus conhecimentos sobre Magnetismo e Eletromagnetismo, analise as afirmativas a seguir. I. Caso um ímã seja dividido em dois pedaços, de cada pedaço será obtido um novo ímã, com polos norte e sul. II. Substâncias ferromagnéticas, paramagnéticas e diamagnéticas são assim classificadas por suas características de imantação sob a ação de um campo magnético externo. III. A campainha elétrica é um aparelho que representa a aplicação do fato de uma corrente elétrica criar um campo magnético. IV. Os eletroímãs possuem um núcleo, normalmente de plástico, envolto por um solenoide que ao ser percorrido por uma corrente elétrica desimanta seu núcleo. Estão corretas apenas as afirmativas a) I, II e IV. b) II, III e IV. c) I e IV. d) II e III. e) I, II e III. 11. (Ufrgs) A figura a seguir representa dois diodos emissores de luz, ligados em paralelo a um solenoide. Os diodos foram ligados em oposição um ao outro, de modo que, quando a corrente elétrica passa por um deles, não passa pelo outro. Um ímã em forma de barra é movimentado rapidamente para dentro ou para fora do solenoide, SEMPRE pelo lado direito do mesmo, como está indicado na figura. Ao se introduzir o ímã no solenoide, com a orientação indicada na figura (S-N), observa-se que o diodo 1 se acende, indicando a indução de uma força eletromotriz, enquanto o diodo 2 se mantém apagado. A respeito dessa situação, considere as seguintes afirmações. I - Ao se retirar o ímã do solenoide, com a orientação indicada (S-N), o diodo 2 se acenderá e o diodo 1 se manterá apagado. II - Ao se introduzir o ímã no solenoide, com a orientação invertida (N-S), o diodo 1 se acenderá e o diodo 2 se manterá apagado. III - Ao se retirar o ímã do solenoide, com a orientação invertida (N-S), o diodo 2 se acenderá e o diodo 1 se manterá apagado. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e II. e) Apenas II e III. 12. (Ufsm) O campo magnético é uniforme em uma determinada região, quando as linhas de campo a) são paralelas. b) direcionam-se para polo norte. c) direcionam-se para polo sul, aproximando-se por diferentes direções. d) afastam-se do polo norte em todas as direções e aproximam-se do polo sul. e) afastam-se do polo sul e direcionam-se para o polo norte. 13. (Udesc) Assinale a alternativa incorreta a respeito de fenômenos eletromagnéticos. a) Fios condutores paralelos e percorridos por correntes elétricas de mesmo sentido atraem-se, enquanto os de sentidos opostos repelem-se. b) Uma corrente elétrica é induzida em um circuito sempre que há uma variação do fluxo magnético. c) Um condutor percorrido por uma corrente elétrica, colocado em um campo magnético, sofre a ação de uma força exercida por este campo. d) Não é possível separar os polos magnéticos de um ímã permanente, em forma de barra, quebrando-o. e) Cargas elétricas em repouso ou em movimento produzem um campo elétrico e um campo magnético. 14. (Ufrgs) Um trabalhador carregando uma esquadria metálica de resistência elétrica R sobe, com velocidade de módulo constante, uma escada colocada abaixo de um fio conduzindo uma corrente elétrica intensa, i. A situação está esquematizada na figura abaixo. Assinale a alternativa correta sobre essa situação. a) Como a esquadria tem, aos pares, lados paralelos, a força resultante exercida pelo fio acima é nula. b) Visto que o fio não atravessa a esquadria, a lei de Ampère afirma que não existem correntes elétricas na esquadria. c) À medida que sobe a escada, o trabalhador sente a esquadria “ficar mais leve”, resultado da força atrativa exercida pelo fio, como previsto pela lei de Biot-Savart. d) À medida que sobe a escada, o trabalhador sente a espira “ficar mais pesada”, resultado da força de repulsão estabelecida entre a corrente elétrica no fio e a corrente elétrica induzida, conforme explicado pela lei de Faraday-Lenz. e) Como o trabalhador sobe com velocidade de módulo constante, não há o aparecimento de corrente elétrica na esquadria. 15. (Ufpr) O espectrômetro de massa é um equipamento utilizado para se estudar a composição de um material. A figura abaixo ilustra diferentes partículas de uma mesma amostra sendo injetadas por uma abertura no ponto O de uma câmara a vácuo. MAGNETISMO R = 3 cm, é correto afirmar que, nessas condições, a relação carga/massa (q / m) da partícula é de: 8 a) 3,0 × 10 C ⋅ kg− 1 b) Essas partículas possuem mesma velocidade inicial r v, paralela ao plano da página e com o sentido indicado no desenho. No interior desta u r câmara há um campo magnético uniforme B perpendicular à velocidade r v, cujas linhas de campo são perpendiculares ao plano da página e saindo desta, conforme representado no desenho com o símbolo e. As partículas descrevem então trajetórias circulares identificadas por I, II, III e IV. Considerando as informações acima e os conceitos de eletricidade e magnetismo, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas: ( ) A partícula da trajetória II possui carga positiva e a da trajetória IV possui carga negativa. ( ) Supondo que todas as partículas tenham mesma carga, a da trajetória II tem maior massa que a da trajetória I. ( ) Supondo que todas as partículas tenham mesma massa, a da trajetória III tem maior carga que a da trajetória II. ( ) Se o módulo do campo magnético B fosse aumentado, todas as trajetórias teriam um raio maior. Assinale a alternativa que apresenta sequência correta, de cima para baixo. a) V – V – V – F. b) F – V – F – V. c) V – F – V – V. d) V – V – F – F. e) F – F – V – V. a 16. (Upf) Considere uma partícula com carga positiva q, a qual se move em linha reta com r v. velocidade constante Em um determinado instante, esta partícula penetra numa região do espaço onde existe um campo magnético uniforme u r B, cuja orientação é perpendicular à trajetória da partícula. Como resultado da interação da carga com o campo magnético, a partícula sofre a ação de uma força magnética r Fm , cuja direção é sempre perpendicular à direção do campo e ao vetor velocidade instantânea da carga. Assim, a partícula passa a descrever um movimento circular uniforme num plano perpendicular ao 3,0 × 107 C ⋅ kg− 1 8 08) O passo da hélice gerado pelo movimento −2 da carga no campo magnético vale −1 c) 1,5 × 10 C ⋅ kg d) 1,5 × 107 C ⋅ kg− 1 e) 4,5 × 106 C ⋅ kg− 1 2 ⋅ 10 u r B, denomina-se tesla. do circunferência magnético e que descrita pela Prof. Rodrigo Dantas o raio partícula da T, módulo da velocidade desse elétron? (Considere o módulo da carga do elétron como − 19 ) 1,6 × 10 C. 3 a) 3,34 × 10 m s b) 1,60 × 105 m s c) 7,60 × 106 m s d) 4,33 × 107 m s e) 1,25 × 108 m s 18. (Ufsc) Em alguns anos, as futuras gerações só ouvirão falar em TVs ou monitores CRT por meio dos livros, internet ou museus. CRT, do inglês cathode ray tube, significa tubo de raios catódicos. Graças ao CRT, Thomson, em sua famosa experiência de 1897, analisando a interação de campos elétricos e magnéticos com os raios catódicos, comprovou que estes raios se comportavam como partículas negativamente carregadas. As figuras abaixo mostram, de maneira esquemática, o que acontece quando I. As linhas de força do campo elétrico se estendem apontando para fora de uma carga pontual positiva e para dentro de uma carga pontual negativa. II. As linhas de campo magnético não nascem nem morrem nos ímãs, apenas atravessam-nos, ao contrário do que ocorre com os corpos condutores eletrizados que originam os campos elétricos. III. A concentração das linhas de força do campo elétrico ou das linhas de campo magnético indica, qualitativamente, onde a intensidade do respectivo campo é maior. uma carga de módulo de 3 μC passa por uma região do espaço que possui um campo magnético de velocidade de 6π T. A carga se move com uma 12 ⋅ 104 m/s, em uma direção que faz 60° com o campo magnético, o que resulta em um movimento helicoidal uniforme, em que o passo desta hélice é indicado na figura da esquerda pela letra d. –12 (dado: massa da carga = 3 ⋅ 10 kg) seja seja 5 × 10 direção da velocidade do elétron, o qual recebe uma força magnética de 1× 10 − 14 N. Qual o 20. (Udesc) Analise as proposições relacionadas às linhas de campo elétrico e às de campo magnético. u r B. campo B = 2 × 10 − 3 T; 19. (Ucs) Dentro do tubo de imagem de um televisor, a corrente elétrica, numa bobina, aplica sobre um elétron passante um campo magnético −4 de de direção perpendicular à 16) O tecido nervoso forma os diversos componentes do sistema nervoso central, constituído pelo encéfalo e pela medula espinhal, e do sistema nervoso periférico, constituído pelos nervos e gânglios nervosos. Supondo que o módulo da velocidade da partícula seja v = 9 × 103 m / s; que o módulo m. 16) No tempo de um período, a partícula tem um deslocamento igual a zero. 32) Aumentando a intensidade do vetor indução magnética, o raio da trajetória descrita pela partícula diminui na mesma proporção. 17. (Uem) As imagens obtidas por ressonância magnética, como aquelas oriundas de exames de ressonância nuclear magnética, têm sido cada vez mais empregadas na análise de tecidos humanos. A respeito dos conceitos relacionados a ressonância, campo magnético e histologia, assinale o que for correto. 01) O fenômeno da ressonância é observado quando a frequência da fonte externa coincide com a frequência natural de oscilação do sistema que entra em ressonância. 02) Cargas elétricas estáticas geram campos magnéticos estáticos, que interagem com campos magnéticos uniformes. 04) O tecido muscular é constituído por células alongadas que são altamente contráteis devido ao encurtamento de filamentos proteicos citoplasmáticos dispostos ao longo de seu comprimento. 08) No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de intensidade do vetor campo magnético, dependem da velocidade da carga. 02) A força magnética sobre a carga elétrica surge quando ela se move na mesma direção do campo magnético. 04) De acordo com os desenhos, a carga elétrica em questão está carregada positivamente. Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01) O período e a frequência do movimento descrito pela carga dentro do campo magnético Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. b) Somente a afirmativa II é verdadeira. c) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. 21. (Uem) Com relação aos conceitos de campos e forças elétricas e magnéticas, assinale o que for correto. 01) Uma carga elétrica em movimento cria, no espaço em torno dela, um campo elétrico e um campo magnético. 02) Uma carga elétrica em movimento, em uma região do espaço onde existe um campo magnético uniforme, sofre a ação de uma força magnética que é perpendicular à direção de propagação da carga. 04) Os campos elétrico e magnético associados a ondas eletromagnéticas são grandezas vetoriais, que no vácuo permanecem sempre MAGNETISMO paralelas uma a outra. 08) Um campo elétrico que interage com cargas elétricas gera forças de natureza elétrica sobre essas cargas. 16) As linhas de força do campo magnético formam circuitos abertos, indicando a existência de monopolos magnéticos. 22. (Uem) Com relação ao campo magnético terrestre e à orientação geográfica, analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto. 01) O polo Sul magnético terrestre situa-se na região do polo Norte geográfico terrestre. 02) As linhas de campo magnético do campo magnético terrestre emergem do polo, na região do polo Sul geográfico. 04) O magma, presente na litosfera terrestre, e a revolução da Terra em torno do Sol são as fontes do campo magnético terrestre. 08) Os fenômenos atmosféricos das auroras Boreal e Austral são observados em função da existência do campo magnético terrestre. 16) Na Groenlândia, situada entre as latitudes 60º e 80º norte, o fluxo magnético associado ao campo magnético terrestre é menor do que o fluxo magnético existente no Brasil, que está situado entre as latitudes 20º e 50º sul. 23. (Uepg) O eletromagnetismo estuda tanto as interações elétricas como as magnéticas. Sobre o eletromagnetismo, assinale o que for correto. 01) Se um imã for partido em duas partes, o polo sul se conserva enquanto o polo norte desaparece. 02) A Terra pode ser considerada como um grande imã, cujos polos norte e sul magnéticos se localizam aproximadamente nos polos sul e norte geográficos, respectivamente. 04) A atração que ocorre quando aproximamos certos minérios de um pedaço de ferro é uma manifestação de natureza elétrica. 08) Um fio condutor percorrido por uma corrente elétrica produz deflexões em uma agulha imantada. 24. (Pucpr) Um pedaço de ferro é colocado próximo de um ímã, conforme a figura a seguir: Assinale a alternativa correta: a) é o ferro que atrai o ímã. b) a atração do ferro pelo ímã é igual à atração do ímã pelo ferro. c) é o ímã que atrai o ferro. d) a atração do ímã pelo ferro é mais intensa do que a atração do ferro pelo ímã. e) a atração do ferro pelo ímã é mais intensa do que a atração do ímã pelo ferro. 25. (Ufsm) Considere as afirmações a seguir, a respeito de ímãs. I. Convencionou-se que o polo norte de um ímã é aquela extremidade que, quando o ímã pode girar livremente, aponta para o norte geográfico da Terra. II. Polos magnéticos de mesmo nome se repelem e polos magnéticos de nomes contrários se atraem. Prof. Rodrigo Dantas III. Quando se quebra, ao meio, um ímã em forma de barra, obtêm-se dois novos ímãs, cada um com apenas um polo magnético. Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e II. e) apenas II e III. GABARITO 1: [E] 2: [A] 3: 02 + 04 + 08 + 16 + 64 = 94 4: [D] 8: [E] 5:[B] 9: [C] 13: [E] 14: [D] 6: 02 + 08 = 10 10: [E] 11: [A] 15: [D] 7:[A] 12: [A] 16: [C] 17: 01 + 04 + 08 + 16 = 29. 18: 04 + 08 + 32 = 44. 19: [E] 20:[E] 21: 01 + 02 + 08 = 11. 22: 01 + 02 + 08 = 11. 24: [B] 25: [D] 23: 02 + 08 = 10