Campo Magnético - NS Aulas Particulares

Campo Magnético
1. (Ita 2013) Uma espira circular de raio R é percorrida por uma corrente elétrica i criando um
campo
magnético. Em seguida, no mesmo plano da espira, mas em lados opostos, a uma distância 2R
do seu centro colocam-se dois fios condutores retilíneos, muito longos e paralelos entre si,
percorridos por correntes i1 e i2 não nulas, de sentidos opostos, como indicado na figura. O
valor de i e o seu sentido para que o módulo do campo de indução resultante no centro da
espira não se altere são respectivamente
a) i  1 2 π   i1  i2  e horário.
b) i  1 2 π   i1  i2  e anti-horário.
c) i  1 4 π   i1  i2  e horário.
d) i  1 4 π   i1  i2  e anti-horário.
e) i  1 π   i1  i2  e horário.
2. (G1 - ifpe 2012) Uma bobina chata representa um conjunto de N espiras que estão
justapostas, sendo essas espiras todas iguais e de mesmo raio. Considerando que a bobina da
figura abaixo tem resistência de R  8 , possui 6 espiras, o raio mede 10 cm, e ela é
alimentada por um gerador de resistência interna de 2 e força eletromotriz de 50 V, a
intensidade do vetor indução magnética no centro da bobina, no vácuo, vale:
Dado: μo  4π . 107 T.m / A (permeabilidade magnética no vácuo)
a) 2π . 105 T
b) 4π . 105 T
c) 6π . 105 T
d) 8π . 105 T
e) 9π . 105 T
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3. (Fuvest 2012) 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.
4. (Ita 2012) Assinale em qual das situações descritas nas opções abaixo as linhas de campo
magnético
formam circunferências no espaço.
a) Na região externa de um toroide.
b) Na região interna de um solenoide.
c) Próximo a um ímã com formato esférico.
d) Ao redor de um fio retilíneo percorrido por corrente elétrica.
e) Na região interna de uma espira circular percorrida por corrente elétrica.
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5. (G1 - cps 2012)
Para vender a fundições que fabricam aço, as grandes indústrias de reciclagem separam o
ferro de outros resíduos e, para realizar a separação e o transporte do ferro, elas utilizam
grandes guindastes que, em lugar de possuírem ganchos em suas extremidades, possuem
a) bobinas que geram corrente elétrica.
b) bobinas que geram resistência elétrica.
c) dínamos que geram campo magnético.
d) eletroímãs que geram corrente elétrica.
e) eletroímãs que geram campo magnético.
6. (Ufpr 2011) 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.
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7. (Ifsp 2011) Considere dois fios retilíneos e muito extensos situados nas arestas AD e HG de
um cubo conforme figura a seguir. Os fios são percorridos por correntes iguais a i nos sentidos
indicados na figura. O vetor campo magnético induzido por estes dois fios, no ponto C, situa-se
na direção do segmento
Obs: Desconsidere o campo magnético terrestre.
a) CB.
b) CG.
c) CF.
d) CE.
e) CA.
8. (Ufsm 2011) 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?
a)
b)
c)
d)
e)
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9. (Upe 2011) Um condutor retilíneo de comprimento l percorrido por uma corrente elétrica i é
imerso em um campo magnético uniforme B. Na figura a seguir, estão disponibilizadas as
seguintes situações I, II, III, IV e V.
Nessas condições, o conjunto que melhor representa o sentido da força magnética que atua
sobre o condutor nos itens I, II, III, IV e V, respectivamente, é
a)
b)
c)
d)
e)
10. (Ufpb 2011) Os eletroímãs, formados por solenoides percorridos por correntes elétricas e
um núcleo de ferro, são dispositivos utilizados por guindastes eletromagnéticos, os quais
servem para transportar materiais metálicos pesados. Um engenheiro, para construir um
eletroímã, utiliza um bastão cilíndrico de ferro de 2,0 metros de comprimento e o enrola com
um fio dando 4 x106 voltas. Ao fazer passar uma corrente de 1,5 A pelo fio, um campo
magnético é gerado no interior do solenoide, e a presença do núcleo de ferro aumenta em
1.000 vezes o valor desse campo.
Adotando para a constante μ 0 o valor 4 π x 10−7 T.m/ A , é correto afirmar que, nessas
circunstâncias, o valor da intensidade do campo magnético, no interior do cilindro de ferro, em
tesla, é de:
a) 24 π x 102
b) 12 π x 102
c) 6 π x 102
d) 3 π x 102
e) π x 102
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11. (Unemat 2010) Segundo a experiência de Oersted, conclui-se que “toda corrente elétrica
gera ao redor de si um campo magnético”, pode-se afirmar que as linhas do campo magnético,
originadas por um condutor reto percorrido por uma corrente elétrica constante, são:
a) linhas retas entrando no condutor.
b) linhas paralelas ao condutor.
c) circunferências concêntricas ao condutor, situadas em planos paralelos ao condutor.
d) circunferências concêntricas ao condutor, situadas em planos perpendiculares ao condutor.
e) linhas retas saindo do condutor.
12. (Ueg 2008) A figura a seguir descreve uma regra, conhecida como "regra da mão direita",
para análise da direção e do sentido do vetor campo magnético em torno de um fio percorrido
por uma corrente elétrica.
Analisando a figura, responda aos itens a seguir.
a) O que representam, na figura, as setas que estão ao lado dos dedos polegar e indicador?
b) Faça um esboço (desenho) das linhas de campo magnético em torno desse fio.
c) Faça uma análise qualitativa relacionando a dependência do módulo do vetor campo
magnético nas proximidades do fio com a intensidade de corrente elétrica e com a distância em
que se encontra do fio.
13. (Ufmg 2007) Um fio condutor reto e vertical passa por um furo em uma mesa, sobre a qual,
próximo ao fio, são colocadas uma esfera carregada, pendurada em uma linha de material
isolante, e uma bússola, como mostrado na figura:
Inicialmente, não há corrente elétrica no fio e a agulha da bússola aponta para ele, como se vê
na figura.
Em certo instante, uma corrente elétrica constante é estabelecida no fio.
Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que, após se estabelecer a corrente
elétrica no fio,
a) a agulha da bússola vai apontar para uma outra direção e a esfera permanece na mesma
posição.
b) a agulha da bússola vai apontar para uma outra direção e a esfera vai se aproximar do fio.
c) a agulha da bússola não se desvia e a esfera permanece na mesma posição.
d) a agulha da bússola não se desvia e a esfera vai se afastar do fio.
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14. (Pucsp 2007) O Eletromagnetismo estuda os fenômenos que surgem da interação entre
campo elétrico e campo magnético. Hans Christian Oersted, em 1820, realizou uma
experiência fundamental para o desenvolvimento do eletromagnetismo, na qual constatou que
a agulha de uma bússola era defletida sob a ação de uma corrente elétrica percorrendo um fio
condutor próximo à bússola. A figura a seguir representa as secções transversais de dois fios
condutores A e B, retos, extensos e paralelos. Esses condutores são percorridos por uma
corrente elétrica cujo sentido está indicado na figura a seguir.
Uma pequena bússola é colocada no ponto P equidistante dos fios condutores. Desprezando
os efeitos do campo magnético terrestre e considerando a indicação N para polo norte e S para
polo sul, a alternativa que apresenta a melhor orientação da agulha da bússola é
15. (Uece 2007) A figura representa dois fios bastantes longos (1 e 2) perpendiculares ao
plano do papel, percorridos por correntes de sentido contrário, i 1 e i2, respectivamente.
A condição para que o campo magnético resultante, no ponto P, seja zero é
a) i1 = i2
b) i1 = 2i2
c) i1 = 3i2
d) i1 = 4i2
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16. (Unifesp 2005) A figura representa uma bateria, de força eletromotriz E e resistência
interna r = 5,0Ω, ligada a um solenoide de 200 espiras. Sabe-se que o amperímetro marca 200
mA e o voltímetro marca 8,0 V, ambos supostos ideais.
a) Qual o valor da força eletromotriz da bateria?
b) Qual a intensidade do campo magnético gerado no ponto P, localizado no meio do interior
vazio do solenoide?
Dados: μ0 = 4π . 10-7 T . m/A;
B = μ0 (N/L) i (módulo do campo magnético no interior de um solenoide)
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Gabarito:
Resposta da questão 1:
[D]
REGRA DA MÃO DIREITA:
CAMPO MAGNÉTICO CRIADO PELOS FIOS: de acordo com a regra da mão direita e
observando que os sentidos das correntes ( i1 e i2 ) são opostos, concluímos que o campo
criado pelos dois fios, no centro da espira, vão se somar.
B fio  Bi  Bi
1
2
B
μ.i
2π.d
B fio  Bi  Bi  B fio 
1
B fio 
2
μ.i1
μ.i2
μ.i1
μ.i2

 Bfio 

2 π.d1 2 π.d2
2 π.2R 2 π.2R
μ(i1  i2 )
4 π.R
CAMPO MAGNÉTICO CRIADO PELA ESPIRA: Bespira 
μ.i
2R
Para que o módulo (intensidade) do campo no centro da espira não se altere, o campo criado
pelos fios tem que possuir uma intensidade duas vezes maior que o da espira, com sentido
contrário.
Bresul tan te  Bfio  Bespira  Bresul tan te  Bfio  Bespira
Bfio  2.Bespira
Bresul tan te  Bfio  Bespira  Bresul tan te  2.Bespira  Bespira
Bresul tan te  Bespira (condição exigida pela questão).
De acordo com a regra da mão direita, o campo criado pelos fios, no centro da espira, terá
sentindo entrando no plano da figura. Consequentemente, o campo criado pela espira, em seu
centro, deverá ter sentido saindo do plano da figura, que de acordo com a regra da mão direita,
deveremos ter um sentido da corrente na espira: anti-horário.
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Bfio  2.Bespira 
μ(i1  i2 )
i i
μ.i
 2.
i 1 2
4π.R
2R
4π
Resposta da questão 2:
[C]
Calculando a corrente elétrica da bobina, i  V/  r  R   50/  2  8   50/10  5 A.
O campo magnético de uma bobina com N espiras é
B  N  μ0  i/2R  6 x 4π  107 x 5 / 0,2  120 π  10 7 / 0,2  600 π.107  6 π  105 T
Resposta da questão 3:
[A]
Figura I: linhas de campo eletrostático – placa plana eletrizada positivamente.
Figura II: linhas de campo eletrostático – duas partículas eletrizadas positivamente.
Figura III: linhas de campo magnético – espira percorrida por corrente elétrica.
Figura IV: linhas de campo magnético – fio reto percorrido por corrente elétrica.
Resposta da questão 4:
[D]
As linhas de campo magnético formam circunferências no espaço quando consideramos
pontos próximos a um fio reto e longo percorrido por corrente elétrica.
Resposta da questão 5:
[E]
Os eletroímãs usam o efeito magnético da corrente elétrica para atrair metais ferromagnéticos.
Resposta da questão 6:
[D]
A intensidade do campo magnético produzido por um fio retilíneo é dado pela expressão
i
B 0 .
2r
Observe que ela é diretamente proporcional à corrente elétrica. Sendo assim, se duplicarmos a
corrente, duplicaremos também a intensidade do campo.
Resposta da questão 7:
[C]
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v
Aplicando a regra da mão direita (regra do sacarrolhas), obtemos os vetores B1 para o campo
v
magnético da corrente que passa pela aresta DA e B 2 para o campo da corrente que passa
pela aresta GH. Como esses dois campos têm a mesma intensidade, o campo magnético
v
resultante, B , tem o sentido CF, indicado na figura.
Resposta da questão 8:
[B]
Resposta da questão 9:
[D]
A força magnética sobre um fio é dada pela expressão: F  i. xB .
A regra da mão direita dá a direção e o sentido da força.
Utilizando a regra da mão direita concluímos a força em cada caso, como mostra a figura
abaixo:
Resposta da questão 10:
[B]
N
4x106
B  1000.μ 0 . .i  B  1000.4 π.107.
.1,5  12πx102 T .
2
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Resposta da questão 11:
[D]
Como ilustra a figura abaixo, as linhas de indução magnética são circunferências concêntricas
ao condutor, situadas no plano perpendicular a ele.
i
Resposta da questão 12:
a) Polegar: intensidade de corrente elétrica. Indicador: direção e sentido do vetor campo
magnético.
b) As linhas de indução magnética formadas por um fio infinito, transportando corrente elétrica,
são círculos concêntricos ao fio.
c) O módulo do vetor campo magnético é diretamente proporcional à intensidade de corrente
elétrica e inversamente proporcional à distância em que se encontra o fio.
Resposta da questão 13:
[A]
Resposta da questão 14:
[C]
Resposta da questão 15:
[B]
Resposta da questão 16:
a) E = 9,0V
b) B = 8,0π . 105 T
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