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MAGNETISMO - [Resolvidas] [18]
MAGNETISMO - [Resolvidas] [18]

 

MAGNETISMO

Professor David

 

 QUESTÕES RESOLVIDAS

Exemplo - 1:

(Enem/2014) Do funcionamento dos geradores de usinas elétricas baseia-se no fenômeno da indução eletromagnética, descoberto por Michael Faraday no século XIX. Pode-se observar esse fenômeno ao se movimentar um ímã e uma espira em sentidos opostos com módulo da velocidade igual a v, induzindo uma corrente elétrica de intensidade i, como ilustrado na figura.

 

A fim de se obter uma corrente com o mesmo sentido da apresentada na figura, utilizando os mesmos materiais, outra possibilidade é mover a espira para a

 

A) a esquerda e o ímã para a direita com polaridade invertida.

B) direita e o ímã para a esquerda com polaridade invertida.

C) esquerda e o ímã para a esquerda com mesma polaridade.

D) direita e manter o ímã em repouso com polaridade invertida.

E) esquerda e manter o ímã em repouso com mesma polaridade.

 

Resolução:

Na situação dada, de acordo com a Lei de Lenz, surge na face da espira, próxima ao ímã, um polo sul que se opõe ao afastamento relativo entre o ímã e a espira. Se houver a aproximação relativa entre o ímã e a espira e se a polaridade do ímã for invertida, também surge na face da espira, próxima ao ímã, um polo sul que se opõe à aproximação do polo sul do ímã. Assim, devemos mover a espira para a esquerda e o ímã para a direita com polaridade invertida.

Resposta: A

 

Exemplo - 2:

(Enem/2013) Desenvolve-se um dispositivo para abrir automaticamente uma porta no qual um botão, quando acionado, faz com que uma corrente elétrica i = 6 A percorra uma barra condutora de comprimento L = 5 cm, cujo ponto médio está preso a uma mola de constante elástica  k = 5 x 102 N/cm. O sistema mola-condutor está imerso em um campo magnético uniforme perpendicular ao plano. Quando acionado o botão, a barra sairá da posição do equilíbrio a uma velocidade média de 5m/s e atingirá a catraca em 6 milisegundos, abrindo a porta.

 

A intensidade do campo magnético, para que o dispostivo funcione corretamente, é de

A) 5 x 10−1

B) 5 x 10−2

C) 5 x 101

D) 2 x 10−2

E) 2 x 100

 

Resolução

Primeiramente, calculamos o comprimento do segmento OC:

OC = Vm t 
OC = 5 . 6 . 103 m
OC =
30 . 103
OC=
3 . 102 m  =  3 cm.


Depois, calculamos a intensidade da força elástica:

Fel = kxmáx 

Fel = k OC 

Fel = 5 . 102 . 3 (N)

Fel = 15⋅102 N 
 

Esquema da Foto Qi

O próximo passo é descobrir a força magnética na haste percorrida pela corrente:

Usando a regra da mão direita, descobrimos que seu sentido é pela esquerda.

Módulo:

Fmag = BiL 

Fmag = 6 . 5 . 102 

Após atingir a posição C, devemos assumir a suposição de que as forças magnética e elástica devem equilibrar-se, o que não está explicitado no enunciado.


Fmag = Fel 
B
⋅ 30 ⋅ 102 = 15 ⋅ 102 
B = 15⋅1023 ⋅ 101
B = 5 . 101T

Alternativa: A

 

Exemplo - 3:

(PUC RJ) Cientistas creem ter encontrado o tão esperado “bóson de Higgs” em experimentos de colisão próton-próton com energia inédita de 4 TeV (tera elétron-Volts) no grande colisor de hádrons, LHC. Os prótons, de massa 1,7x10–27 kg e carga elétrica 1,6x10–19 C, estão praticamente à velocidade da luz (3x108 m/s) e se mantêm em uma trajetória circular graças ao campo magnético de 8 Tesla, perpendicular à trajetória dos prótons.

 

Com estes dados, a força de deflexão magnética sofrida pelos prótons no LHC é em Newton:

A) 3,8x10–10

B) 1,3x10–18

C) 4,1x10–18

D) 5,1x10–19

E) 1,9x10–10

 

Resolução:

Aplicando a equação de força magnética, temos:

F= q . v . B . senα

FM = 1,6 . 10–19. 3 . 108. 8 . sen90°

F= 3,84 . 10 – 10 N

Alternativa: A

 

Exemplo - 4:

(UNIFOR CE) Os cientistas que estudam a física das partículas necessitam estudar o comportamento e as propriedades do núcleo atômico. Para estudar os componentes dos prótons no maior acelerador do mundo, recentemente inaugurado na Suíça “LHC (Large Hadron Collider)”, prótons de massa ‘m’ e carga positiva ‘q’ são disparados em colisão frontal, com velocidades perpendiculares a Campos Magnéticos Uniformes, sofrendo ação de forças magnéticas. Os Campos Magnéticos utilizados são uniformes e atuam perpendicularmente à velocidade destas partículas. Podemos afirmar que estas forças magnéticas:

 

A) Mantêm as velocidades escalares dos prótons constantes, mas os colocam em trajetórias circulares.

B) Mantêm as velocidades escalares dos prótons constantes, mas os colocam em trajetórias helicoidais.

C) Aumentam as velocidades escalares dos prótons e mantêm suas trajetórias retilíneas.

D) Diminuem as velocidades escalares dos prótons e mantêm suas trajetórias retilíneas.

E) Não alteram as velocidades escalares dos prótons nem alteram as suas trajetórias.

 

Resolução:

A força magnética, neste caso, aponta para o centro da trajetória circular, atuando então como força centrípeta. Como ela é perpendicular à velocidade, não sofre alteração.

Alternativa: A

 

Exemplo - 5:

(MACK SP) Uma partícula alfa (q = 3,2.10–19 C e m = 6,7.10–27 kg), animada de velocidade v = 2,0.107 m/s, paralela ao plano xOy, é lançada numa região onde existe um campo de indução magnética uniforme, de mesma direção orientada que o eixo y e de intensidade 8,0.10–1 T. As ações gravitacionais e os efeitos relativísticos são desprezados. No instante em que esta partícula chega à região em que existe o campo, fica sujeita à ação de uma força de intensidade:

A) 2,56.10–12N e direção orientada igual a do eixo z.

B) 2,56.10–12N e direção igual a do eixo z, porém de sentido contrário ao dele.

C) 4,43.10–12N e direção orientada igual a do eixo z.

D) 4,43.10–12N e direção igual a do eixo z, porém, de sentido contrário ao dele.

E) Nula.

 

Resolução:

Aplicando a equação de força magnética, temos:

F= q . v . B . senα

F= 3,2 .10–19 . 2,0 . 107 . 8,0 . 10–1 . sen150°

FM = 2,56 . 10 – 12 N

A direção da força magnética deve ser perpendicular à direção da velocidade e à direção do campo magnético, sendo portanto, neste caso, a direção z.

Alternativa: A

 

Exemplo - 6:

Um elétron de massa m entra em uma região entre duas placas carregadas com velocidade v. Em razão da ação dos campos elétrico e magnético, sendo o campo magnético perpendicular ao plano da página, a carga passa por entre as placas sem sofrer desvios. Determine a velocidade do elétron em termos do campo magnético B e do campo elétrico E e o sentido do campo magnético.

A) v = B/E e o campo magnético entra no plano da página

B) v = B/E e o campo magnético sai do plano da página

C) v = B + E e o campo magnético entra no plano da página

D) v = E/B e o campo magnético sai do plano da página

 

Resolução:

Como o peso da carga foi desprezado, as forças que atuam sobre ela são a força elétrica, vertical e para baixo, e a força magnética, que é definida pela regra da mão direita, é vertical e para cima. Igualando essas duas forças, teremos:

FELÉTRICA = FMAGNÉTICA

q . E = q . v . B . senα

E = v . B . sen90°

E = v . B

Alternativa: D

 

Exemplo - 7:

(FGV-SP) Da palavra 'aimant', que traduzido do francês significa amante, originou-se o nome ímã, devido à capacidade que esses objetos têm de exercer atração e repulsão. Sobre essas manifestações, considere as proposições:

I. assim como há ímãs que possuem os dois tipos de polos, sul e norte, há ímãs que possuem apenas um;

II. o campo magnético terrestre diverge dos outros campos, uma vez que o polo norte magnético de uma bússola é atraído pelo polo norte magnético do planeta;

III. os pedaços obtidos da divisão de um ímã são também ímãs que apresentam os dois polos magnéticos, independentemente do tamanho dos pedaços.

 

Está correto o contido em:

A) I, apenas.

B) III, apenas.

C) I e II, apenas.

D) II e III, apenas.

E) I, II e III.

 

Resolução:

A proposição I é incorreta, pois não existem imãs que possuem apenas um polo magnético.

A proposição II é incorreta, pois o campo magnético da Terra comporta-se como o de qualquer imã, sendo o polo norte magnético da bússola atraído pelo polo sul magnético do planeta, que coincide com o norte geográfico.

Já a proposição III é correta.

Alternativa: B

 

Exemplo - 8:

A Terra é considerada um imã gigantesco, que tem as seguintes características:

 

A) O polo norte geográfico está exatamente sobre o polo sul magnético, e o sul geográfico está na mesma posição que o norte magnético.

B) O polo norte geográfico está exatamente sobre o polo norte magnético, e o sul geográfico está na mesma posição que o sul magnético.

C) O polo norte magnético está próximo do polo sul geográfico, e o polo sul magnético está próximo ao polo norte geográfico.

D) O polo norte magnético está próximo do polo norte geográfico, e o polo sul magnético está próximo do polo sul geográfico.

E) O polo norte geográfico está defasado de um ângulo de 45º do polo sul magnético, e o polo Sul geográfico está defasado de 45º do polo norte magnético.

 

Resolução:

O polo norte magnético está próximo ao polo sul geográfico, e o polo sul magnético está próximo ao sul geográfico. Os polos magnéticos e geográficos não se coincidem, estando afastados 11,5º um do outro

Alternativa: C

 

Exemplo - 9:

Uma bússola é colocada na proximidade do imã da figura sobre o ponto A:

Sabendo que o vermelho corresponde ao polo norte da bússola, qual será a orientação da agulha sobre o ponto A:

 

Resolução:

Sobre esse ponto, a bússola está em equilíbrio, sendo que o polo sul da bússola fica próximo ao polo norte do imã, e o polo norte da agulha próximo ao polo sul do imã.

Alternativa: A

 

 

Exemplo - 10:

Suponha que uma carga elétrica de 4 μC seja lançada em um campo magnético uniforme de 8 T.

Sendo de 60º o ângulo formado entre v B, determine a força magnética que atua sobre a carga supondo que a mesma foi lançada com velocidade igual a 5 . 103 m/s.

A) Fmag= 0,0014 . 10-1N
B) Fmag = 1,4 . 10-3 N
C) Fmag = 1,2 . 10-1 N
D) Fmag = 1,4 . 10-1 N
E) Fmag = 0,14 . 10-1 N

 

Resolução:

Calculamos a intensidade da força magnética que age sobre uma carga através da seguinte equação:

Alternativa: D

 

Exemplo - 11:

Imagine que 0,12 N seja a força que atua sobre uma carga elétrica com carga de 6 μC e lançada em uma região de campo magnético igual a 5 T.

Determine a velocidade dessa carga supondo que o ângulo formado entre v e B seja de 30º.

A) v = 8 m/s
B) v = 800 m/s
C) v = 8000 m/s
D) v = 0,8 m/s
E) v = 0,08 m/s

 

Resolução:

A equação que nos permite determinar a velocidade dessa carga é a equação que também fornece a força magnética. Sendo assim, temos:

Alternativa: C

 

Exemplo - 12:

(MED - ITAJUBÁ)  

I. Uma carga elétrica submetida a um campo magnético sofre sempre a ação de uma força magnética.  
II.  Uma carga elétrica submetida a um campo elétrico sofre sempre a ação de uma força elétrica.
III. A força magnética que atua sobre uma carga elétrica em movimento dentro de um campo magnético é sempre perpendicular à velocidade da carga.

 

Aponte abaixo a opção correta:

A) Somente I está correta.
B) Somente II está correta.
C) Somente III está correta.
D) II e III estão corretas.
E) Todas estão corretas.

 

Resolução:

A afirmação I está incorreta pelo fato de a carga elétrica nem sempre sofrer ação de uma força magnética. Para uma carga elétrica lançada paralelamente as linhas de campo a força magnética será nula.

A afirmação II está correta, pois cargas elétricas lançadas em campos elétricos sempre sofrem a ação de uma força elétrica.

A afirmação III está correta, pois a força magnética é sempre perpendicular à velocidade da carga. Essa comprovação pode ser realizada através da regra do tapa.

Alternativa: D

 

Exemplo - 13:

(PUC) Um elétron num tubo de raios catódicos está se movendo paralelamente ao eixo do tubo com velocidade 107 m/s.

Aplicando-se um campo de indução magnética de 2T, paralelo ao eixo do tubo, a força magnética que atua sobre o elétron vale:

A) 3,2 . 10-12N
B) nula
C) 1,6 . 10-12 N
D) 1,6 . 10-26 N
E) 3,2 . 10-26 N

 

Resolução:

Se a direção do deslocamento da carga elétrica for paralela à direção do vetor indução magnética B, o ângulo θ será tal que sen θ = 0, pois θ = 0º ou θ = 180º, a força magnética será igual a zero. Aplicando a equação podemos provar:

Fmag=|q|.v.B.sen00

Fmag=0

Alternativa: B

 

Exemplo - 14:

Marque a alternativa que melhor representa o vetor indução magnética B no ponto P, gerado pela corrente elétrica que percorre o condutor retilíneo da figura abaixo.

A  

B  

C  

D  

E  

 

Resolução:

De acordo com a regra da mão direita, posicionamos o polegar no sentido da corrente elétrica e os demais dedos representam o vetor indução magnética. No ponto P, pela regra, temos o vetor saindo.

Alternativa: B

 

Exemplo - 15:

Para a figura abaixo, determine o valor do vetor indução magnética B situado no ponto P e marque a alternativa correta. Adote μ = 4π.10-7T.m/A, para a permeabilidade magnética.

A) B = 4 . 10-5T
B) B = 8 . 10-5T
C) B = 4 . 10-7 T
D) B = 5 . 10-5 T
E) B = 8 . 10-7 T

 

Resolução:

Podemos determinar o valor do vetor indução magnética através da seguinte relação:

Da figura podemos retirar o raio e a intensidade da corrente elétrica. Assim, temos:

R= 5 cm   →  0,05 m   →   5 . 10-2 m

i = 20 A

Alternativa: B

 

Exemplo - 16:

4 Na figura abaixo temos a representação de uma espira circular de raio R e percorrida por uma corrente elétrica de intensidade i. Calcule o valor do campo de indução magnética supondo que o diâmetro dessa espira seja igual a 6πcm e a corrente elétrica seja igual a 9 A. Adote μ = 4π.10-7T.m/A.

A) B = 6 . 10-5T
B) B = 7 . 10-5T
C) B = 8 . 10-7 T
D) B = 4 . 10-5 T
E) B = 5 . 10-7 T

 

Resolução:

Podemos determinar o vetor campo indução magnética no interior de uma espira circular através da seguinte equação:

Retirando as informações fornecidas pelo exercício.

i = 9 A, μ = 4π.10-7 T.m/A e R = 3π . 10-2 m (o diâmetro é duas vezes o raio, portanto, basta dividirmos o valor do diâmetro por 2).

Para passar o valor do raio para metro dividimos por 100.

Alternativa: A

 

Exemplo - 17:

(Enem) 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 imã permanente. O campo magnético do imã induz o ordenamento dos pplos 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 imã 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

A guitarra é uma aplicação tecnológica do eletromagnetismo. Para que a guitarra funcione, é necessário haver o ordenamento dos polos magnéticos na corda da guitarra. Quando as cordas de aço são trocadas pelas de náilon, esse ordenamento dos polos não ocorre porque o náilon não apresenta magnetização.

Alternativa: C

 

Exemplo - 18:

(Unicamp) Um solenóide ideal, de comprimento 50 cm e raio 1,5 cm, contém 2000 espiras e é percorrido por uma corrente elétrica de 3,0 A. 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 elétrica. Sendo 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?

 

Resolução

a) o valor de n é dado por:

n = 2000 / 0,5

n = 4000 = 4.103 espiras / metro


logo,

B = µ0. n . i

4π . 10-7. 103. 3

B = 150 x 10-4

B = 1,5 . 10-2 T

Resposta: B = 1,5 . 10-2 T

b) Como a velocidade é paralela ao campo, a força magnética é nula, portanto:

a = 0

Resposta: a = 0

 

 

PESQUISA

De radiação em satélites a tempestades solares, como uma mudança nos polos magnéticos da Terra pode nos afetar...

Acessado em 26/11/2017 às 09:37

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https://noticias.uol.com.br/ciencia/ultimas-noticias/bbc/2017/11/25/de-radiacao-em-satelites-a-tempestades-solares-como-uma-mudanca-nos-polos-magneticos-da-terra-pode-nos-afetar.htm