Problemas de magnetismo (campo de fio retilíneo)

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1 Lista de Magnetismo Problemas de magnetismo (campo de fio retilíneo) 1) (FUVEST 00) Apoiado sobre uma mesa, observa-se o trecho de um fio longo, ligado a uma bateria. Cinco bússolas são colocadas próximas ao fio, na horizontal, nas seguintes posições: 1 e 5 sobre a mesa; 2, 3 e 4 a alguns centímetros acima da mesa. As agulhas das bússolas só podem mover-se no plano horizontal. Quando não há corrente no fio, todas as agulhas das bússolas permanecerem paralelas ao fio. Se passar corrente no fio, será observada deflexão, no plano horizontal, das agulhas das bússolas colocadas somente: a) na posição 3 b) nas posições 1 e 5 c) nas posições 2 e 4 d) nas posições 1, 3 e 5 e) nas posições 2,3 e 4 Resposta: E 2) (FUVEST 07) Uma bússola é colocada sobre uma mesa horizontal, próxima a dois fios compridos, F 1 e F 2, percorridos por correntes de mesma intensidade. Os fios estão dispostos perpendicularmente à mesa e a atravessam. Quando a bússola é colocada em P, sua agulha aponta na direção indicada. Em seguida, a bússola é colocada na posição 1 e depois na posição 2, ambas eqüidistantes dos fios. Nessas posições, a agulha da bússola indicará, respectivamente, as direções. Os sentidos das correntes, pela regra da mão direita, podem ser deduzidos a partir da figura dada:

2 Nos pontos 1 e 2, o campo magnético resultante deve ser ortogonal aos fios e pode ser determinado a partir do sentido das correntes: Resposta: A 3) (UNESP 94)Uma corrente elétrica i constante atravessa um fio comprido e retilíneo, no sentido indicado na figura I, criando, ao seu redor, um campo magnético. O módulo do vetor indução magnética, em cada um dos pontos A e B de uma reta perpendicular ao fio e distantes 2,0 cm do mesmo, é igual a 4, T. Considere, agora, outro fio, também comprido e retilíneo, distante 2,0 cm tanto de A como de B, cruzando com o primeiro, mas sem tocá-lo. Os dois fios e os pontos A e B estão, praticamente, no mesmo plano, como mostra a figura II. Se a corrente que atravessa o segundo fio, no sentido indicado na figura, também é i, qual será o módulo do vetor indução magnética resultante. a) no ponto A? b) no ponto B? Resposta: a) zero b) 8, T

3 4) (UEL 06) Numa sala de aula foram montados dois condutores verticais C 1 e C 2 que suportam as correntes elétricas ascendentes de 3,0 e 4,0 ampéres, respectivamente. Essas correntes elétricas geram campo magnético na região e, em particular, num ponto P situado no centro da sala. O esquema a seguir indica a posição relativa dos condutores e do ponto P na sala de aula. Nessas condições, o vetor indução magnética no ponto P é a) horizontal dirigido para o fundo da sala. b) horizontal dirigido para o quadro-negro. c) horizontal e paralelo ao quadro negro. d) vertical dirigido para baixo. e) vertical dirigido para cima. Resposta: A 5) (UFMG 95 ) A figura a seguir, mostra dois fios M e N, paralelos, percorridos por correntes de mesma intensidade, ambas saindo da folha de papel. O ponto P está à mesma distância dos dois fios. A opção que melhor representa a direção e o sentido corretos para o campo magnético, que as correntes criam em P, é: 6) (UEL 98) Dois fios longos e retilíneos são dispostos perpendicularmente entre si e percorridos por correntes elétricas de intensidades i 1 e i 2 como mostra a figura a seguir.

4 O módulo do campo magnético resultante, gerado pelas correntes nos dois fios, pode ser nulo SOMENTE em pontos dos quadrantes a) I e II b) I e III c) I e IV d) II e III e) II e IV 7) (UNIFESP 02)Um trecho de condutor retilíneo L, apoiado sobre uma mesa, é percorrido por uma corrente elétrica contínua de intensidade i. Um estudante coloca uma bússola horizontalmente, primeiro sobre o condutor (situação I) e depois sob o condutor (situação II). Supondo desprezível a ação do campo magnético terrestre sobre a agulha (dada a forte intensidade da corrente), a figura que melhor representa a posição da agulha da bússola, observada de cima para baixo pelo estudante, nas situações I e II, respectivamente, é: Resposta: E 8) (UFPI 2001) Dois fios condutores longos e paralelos transportam correntes elétricas idênticas, cujo sentido é para fora do plano desta página. Os pontos Q e R localizam a interseção dos fios com o plano da página (figura a seguir). O campo magnético produzido pelas correntes, no ponto P:

5 a) aponta no sentido +x. b) aponta no sentido -x. c) aponta no sentido +y. d) aponta no sentido -y. e) é um vetor nulo. Problemas de Magnetismo II 1) (FUVEST 95)Um circuito é formado por dois fios muitos longos, retilíneos e paralelos, ligados a um gerador de corrente contínua como mostra a figura a seguir. O circuito é percorrido por uma corrente constante I Pode-se afirmar que a força de origem magnética que um trecho retilíneo exerce sobre o outro é: a) nula. b) atrativa e proporcional a l. c) atrativa e proporcional a l 2. d) repulsiva e proporcional a l. e) repulsiva e proporcional a l 2.

6 Resposta: E 2) (UFMG 95) A figura a seguir, mostra dois fios M e N, paralelos, percorridos por correntes de mesma intensidade, ambas saindo da folha de papel. O ponto P está à mesma distância dos dois fios. A alternativa que melhor representa a direção e o sentido da força magnética que atua no fio M, em virtude da ação do campo magnético criado pela corrente no fio N, é: 3) (UFPE 95) Um segmento de fio reto, de densidade linear kg/m, encontra-se em repouso sobre uma mesa, na presença de um campo magnético horizontal, uniforme, perpendicular ao fio e de módulo 20T, conforme a figura. Determine a maior corrente, em ma, que pode passar no fio, no sentido indicado na figura, sem que o fio perca contato com a mesa. Resposta: 35 ma 4) (Unicamp 97) Um fio condutor rígido de 200g e 20cm de comprimento é ligado ao restante do circuito através de contatos deslizantes sem atrito, como mostra a figura adiante. O plano da figura é vertical. Inicialmente a chave está aberta. O fio condutor é preso a um dinamômetro e se encontra em uma região com campo magnético de 1,0 T, entrando perpendicularmente no plano da figura.

7 a) Calcule a força medida pelo dinamômetro com a chave aberta, estando o fio em equilíbrio. b) Determine a direção e a intensidade da corrente elétrica no circuito após o fechamento da chave, sabendo-se que o dinamômetro passa a indicar leitura zero. c) Calcule a tensão da bateria sabendo-se que a resistência total do circuito é de 6,0 Resposta: a) 2 N b) A corrente é horizontal, para a direita e tem intensidade igual a 10 A. c) 60 V 5) (UFMG 99) Dois fios paralelos, percorridos por correntes elétricas de intensidades diferentes, estão se repelindo. Com relação às correntes nos fios e às forças magnéticas com que um fio repele o outro, é CORRETO afirmar que a) as correntes têm o mesmo sentido e as forças têm módulos iguais. b) as correntes têm sentidos contrários e as forças têm módulos iguais. c) as correntes têm o mesmo sentido e as forças têm módulos diferentes. d) as correntes têm sentidos contrários e as forças têm módulos diferentes. 6) (PUCMG 99) Três fios condutores longos e paralelos estão dispostos como na figura a seguir. Uma corrente de 2,0A (ampéres) percorre o fio central no sentido definido na figura como "para cima". Considerando os dados da figura, escolha a opção que contenha um conjunto coerente de sentido e valores de corrente para que o fio central fique em equilíbrio.

8 a) esquerdo com 8,0A para baixo e direito com 4,0A para baixo b) esquerdo com 8,0A para cima e direito com 4,0A para cima c) esquerdo com 8,0A para cima e direito com 4,0A para baixo d) esquerdo com 4,0A para baixo e direito com 8,0A para cima e) esquerdo com 4,0A para baixo e direito com 8,0A para baixo Resposta: E 7) (PUCMG99) Cinco fios longos e retilíneos igualmente espaçados de 1,5cm e portadores de uma corrente de 5,0A, cada um deles, de acordo com o sentido indicado na figura, sofrem a ação de forças magnéticas devido à presença dos outros. Escolha a opção que contenha a letra correspondente ao fio que sofre a MENOR interação. a) A b) B c) C d) D e) E Resposta: E 8) (UEL 99)Considere que, no Equador, o campo magnético da Terra é horizontal, aponta para o Norte e tem intensidade 1, Wb/m 2. Lá, uma linha de transmissão transporta corrente de 500A de Oeste para Leste. A força que o campo magnético da Terra exerce em 200m da linha de transmissão tem módulo, em newtons, a) 1,0 b) 10 c) 10 2 d) 10 3 e) 10 4

9 9) (UFSM 99) Um fio condutor entre os pólos de um ímã em forma de U é percorrido por uma corrente i, conforme está indicado na figura. Então, existe uma força sobre o fio que tende a movê-lo a) na direção da corrente. b) para fora do ímã. c) para dentro do ímã. d) para perto do pólo S. e) para perto do pólo N. 10) (UFMS 05) Um fio condutor, de comprimento L, percorrido por uma corrente de intensidade i, está imerso num campo magnético uniforme B. A figura a seguir mostra três posições diferentes do fio (a), (b) e (c), em relação à direção do campo magnético. Sendo F(a), F(b) e F(c) as intensidades das forças magnéticas produzidas no fio, nas respectivas posições, é correto afirmar que: a) F(a) > F(b) > F(c). b) F(b) > F(a) > F(c). c) F(a) > F(c) > F(b). d) F(c) > F(b) > F(a). e) F(a) = F(b) = F(c).

10 11) (UFPE 07) Dois fios longos, iguais e paralelos, separados por 12 mm e transportando correntes iguais a 80 ma, se atraem com uma força F 1. Se a distância entre os fios for reduzida para 6,0 mm e as correntes forem reduzidas para 20 ma, a força de atração muda para F 2. Determine a razão F 1 /F 2. Resposta: 8 12) (Extra) A figura ilustra um fio retilíneo de massa 20g e comprimento 20cm, que se encontra mergulhado em um campo magnético uniforme de intensidade 2T. Qual a intensidade e o sentido da corrente elétrica no fio para que este permaneça em equilíbrio no plano vertical da figura. Resposta: 0,5 A, para a direita 13) (Extra) Na figura abaixo o fio tem comprimento 1m e sua resistência linear é de 0,06 /m. Determine a intensidade da força trocada entre as partes paralelas do fio e responda se ela é repulsiva ou atrativa. Resposta: 16 x 10-7 N, Repulsiva Lista III de Magnetismo Indução Eletromagnética

11 1) (UFMG 94) Na figura a seguir, representa-se um ímã prismático, com seu pólo norte voltado para baixo. Esse ímã foi abandonado e cai passando pelo centro de uma espira circular situada em um plano horizontal. Sejam F ie e F ei as forças do ímã sobre a espira e da espira sobre o ímã, respectivamente. Enquanto o ímã se aproxima do plano da espira, pode-se afirmar que a) F ie é vertical para cima, e F ei é vertical para baixo. b) F ie é vertical para cima, e F ei também é vertical para cima. c) F ie é nula, e F ei também é nula. d) F ie é vertical para baixo, e F ei é vertical para cima. e) F ie e F ei têm direções e sentidos indeterminados. Resposta: D 2) (UEL 98) Um ímã, em forma de barra, atravessa uma espira condutora retangular ABCD, disposta verticalmente, conforme a figura a seguir.- Nessas condições, é correto afirmar que, na espira, a) não aparecerá corrente elétrica induzida nem quando o ímã se aproxima e nem quando se afasta da espira. b) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de A para B, apenas quando o ímã se aproxima da espira.

12 c) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de A para B, tanto quando o ímã se aproxima como quando se afasta da espira. d) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de B para A, tanto quando o ímã se aproxima como quando se afasta da espira. e) tem-se uma corrente elétrica induzida, no sentido de A para B, apenas quando o ímã se afasta de espira. Resposta: E 3) (PUC MG 2001) Um condutor flexível é disposto de tal forma que apresenta um trecho circular em uma região que contém um campo magnético uniforme e constante, perpendicular ao plano que contém o trecho circular mencionado e saindo do plano da figura. Um anel móvel é montado de tal forma que, quando se move com velocidade v, constante, provoca a mudança do comprimento do condutor disponível para o trecho circular sem modificar a sua forma, isto é, o raio da circunferência poderá aumentar ou diminuir. Utilizando-se a Lei de "Faraday", é CORRETO afirmar que, quando o anel movimentar-se como indicado na figura, o amperímetro indicará uma corrente: a) de B para A. b) de A para B. c) oscilante, ora de A para B, ora de B para A. d) nula. 4) (PUC RS 99)Um fio condutor em forma de solenóide encontra-se no interior de um campo magnético uniforme, variável no tempo segundo a função B(t) a seguir representada:

13 Supondo-se que o fio tem 10 espiras e cada espira tem área de 0,002m 2, perpendicular às linhas do campo, o valor absoluto da diferença de potencial induzida entre os extremos do fio durante o intervalo de tempo de zero a 2, s vale a) 0,5 volt b) 1,0 volt c) 2,5 volts d) 3,5 volts e) 5,0 volts. 5) (UFRS 01) A figura a seguir representa as espiras I e II, ambas com a mesma resistência elétrica, movendo-se no plano da página com velocidades de mesmo módulo, em sentidos opostos. Na mesma região, existe um campo magnético uniforme que aponta perpendicularmente para dentro da página, cuja intensidade está aumentando à medida que o tempo decorre. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas no parágrafo abaixo. A intensidade da corrente induzida na espira I é... que a intensidade da corrente induzida na espira II, e as duas correntes têm.... a) a mesma - sentidos opostos b) a mesma - o mesmo sentido c) menor - sentidos opostos d) maior - sentidos opostos e) maior - o mesmo sentido Resposta: E 6) (UFV 03) Próximo a um fio percorrido por uma corrente i são colocadas três espiras A, B e C, como mostra a figura a seguir. Se a corrente no fio aumenta com o tempo, pode-se afirmar que o sentido da corrente induzida nas espiras A, B e C, respectivamente, são: a) anti-horário, anti-horário e horário. b) anti-horário, anti-horário e anti-horário. c) horário, horário e anti-horário. d) anti-horário, horário e anti-horário. e) horário, horário e horário.

14 Resposta: C 7) (PUC PR 05) Um ímã natural está próximo a um anel condutor, conforme a figura. Considere as proposições: I. Se existir movimento relativo entre eles, haverá variação do fluxo magnético através do anel e corrente induzida. II. Se não houver movimento relativo entre eles, existirá fluxo magnético através do anel, mas não corrente induzida. III. O sentido da corrente induzida não depende da aproximação ou afastamento do ímã em relação ao anel. Estão corretas: a) todas b) somente III c) somente I e II d) somente I e III e) somente II e III Resposta: C 8) (UNIFESP 05) A figura representa uma espira condutora quadrada, apoiada sobre o plano xz, inteiramente imersa num campo magnético uniforme, cujas linhas são paralelas ao eixo x. Nessas condições, há dois lados da espira em que, se ela for girada tomando-os alternativamente como eixo, aparecerá uma corrente elétrica induzida. Esses lados são: a) AB ou DC. b) AB ou AD. c) AB ou BC. d) AD ou DC. e) AD ou BC. Resposta: E 9) (ITA 06) Um fio delgado e rígido, de comprimento L, desliza, sem atrito, com velocidade v sobre um anel de raio R, numa região de campo magnético constante B.

15 Pode-se, então, afirmar que: a) O fio irá se mover indefinidamente, pois a lei de inércia assim o garante. b) O fio poderá parar, se B for perpendicular ao plano do anel, caso fio e anel sejam isolantes. c) O fio poderá parar, se B for paralelo ao plano do anel, caso fio e anel sejam condutores. d) O fio poderá parar, se B for perpendicular ao plano do anel, caso fio e anel sejam condutores. e) O fio poderá parar, se B for perpendicular ao plano do anel, caso o fio seja feito de material isolante. Resposta: D 10) (FUVEST 09) Em uma experiência, um longo fio de cobre foi enrolado, formando dois conjuntos de espiras, E 1 e E 2, ligados entre si e mantidos muito distantes um do outro. Em um dos conjuntos, E 2, foi colocada uma bússola, com a agulha apontando para o Norte, na direção perpendicular ao eixo das espiras. A experiência consistiu em investigar possíveis efeitos sobre essa bússola, causados por um ímã, que é movimentado ao longo do eixo do conjunto de espiras E 1. Foram analisadas três situações: I. Enquanto o ímã é empurrado para o centro do conjunto das espiras E 1. II. Quando o ímã é mantido parado no centro do conjunto das espiras E 1. III. Enquanto o ímã é puxado, do centro das espiras E 1, retornando à sua posição inicial. Um possível resultado a ser observado, quanto à posição da agulha da bússola, nas três situações dessa experiência, poderia ser representado por: O eixo do conjunto de espiras E tem direção leste-oeste.

16 Resposta: A