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Data: 21/08/18

Professor: Darlan Disciplina: Física Turma: Especifica

Questão 01)Com o objetivo de estudar a estrutura da matéria, foi projetado e construído no CERN (Centro Europeu de Pesquisas Nucleares) um grande acelerador (LHC) para fazer colidir dois feixes de prótons, ou íons pesados. Nele, através de um conjunto de ímãs, os feixes de prótons são mantidos em órbita circular, com velocidades muito próximas à velocidade da luz c no vácuo. Os feixes percorrem longos tubos, que juntos formam um anel de 27 km de

perímetro, onde é feito vácuo. Um desses feixes contém N = 2,01014 prótons distribuídos uniformemente ao longo dos tubos. Os prótons são mantidos nas órbitas circulares por horas, estabelecendo, dessa forma, uma corrente elétrica no anel. a) Calcule a corrente elétrica i, considerando o tubo uma espira circular de corrente. b) Calcule a intensidade do campo magnético gerado por essa corrente no centro do eixo de simetria do anel do acelerador LHC

(adote = 3). Apresente os cálculos realizados na resolução deste item.

Questão 02) Na figura abaixo temos a representação de dois condutores retos, extensos e paralelos. A intensidade da corrente

elétrica em cada condutor é de A220 nos sentidos indicados. O

módulo do vetor indução magnética resultante no ponto P, sua direção e sentido estão mais bem representados em

Adote 0 = 4 10–7 Tm/A

a) T1024 4 e b) T1028 4 e

c) T108 4 e d) T104 4 e

e) T1024 7 e

Questão 03) A figura ilustra o esquema de funcionamento de um galvanômetro analógico rudimentar, instrumento que mede tensões ou correntes elétricas contínuas.

Resistores R1, R2 e R3, ao serem percorridos por correntes contínuas geradas pela fonte ε, fazem com que o cursor metálico C sofra uma força magnética, pois a escala que ele percorre está contida na região A de um campo magnético uniforme. O resistor R1 exerce a função de uma mola restauradora que, ao cessar a passagem de corrente elétrica, faz o cursor retornar ao ponto zero. Uma parte do cursor, articulado em B, também é atravessada pela corrente. A orientação do campo na região A é a da figura

a)

b)

c)

d)

e)

Questão 04) Dois fios retilíneos e de tamanho infinito, que conduzem correntes elétricas i1 e i2 em sentidos opostos, são dispostos paralelamente um ao outro, como mostra a Figura 5. A intensidade de i1 e a metade da intensidade de i2 e a distancia entre os dois fios ao longo da linha ox e d.

Considere as seguintes proposições sobre os campos magnéticos produzidos pelas correntes i1 e i2 nos pontos localizados ao longo da linha ox: I. À esquerda do fio 1 não existe ponto no qual o campo magnético resultante seja nulo. II. Nos pontos localizados entre o fio 1 e o fio 2, os campos magnéticos produzidos por ambas as correntes tem o mesmo sentido. III. À direita do fio 2 existe um ponto no qual o campo magnético resultante é nulo. IV. O campo magnético resultante é nulo no ponto que fica à distancia 3d/4 à esquerda do fio 2. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. c) Somente a afirmativa III e verdadeira. d) Somente a afirmativa II e verdadeira. e) Somente a afirmativa IV e verdadeira.

Questão 05) 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: o = 4 10–7 T.m/A (permeabilidade magnética no vácuo)

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a) 2 10–5 T b) 4 10–5 T

c) 6 10–5 T d) 8 10–5 T

e) 9 10–5 T

Questão 06) Os efeitos nocivos das linhas de transmissão na saúde humana constituem matéria de alto interesse no meio científico, já que alguns estudos indicam uma correlação entre o campo eletromagnético e o surgimento de alguns tipos de cânceres. Uma residência localizada a 16 m de uma linha de transmissão percorrida por uma corrente de intensidade igual a 2400 A, fica sujeita à ação de um campo magnético de intensidade igual a B. Sabendo-se que a

permeabilidade magnética do vácuo vale 0 = 410–7 T.m/A e que a intensidade do campo magnético típico de um exame de ressonância magnética é B0 = 3 T, afirma-se que a razão entre B0 e B é igual a: a) 103 b) 104 c) 105 d) 106 e) 107

Questão 07) Três fios delgados e infinitos, paralelos entre si, estão fixos no vácuo. Os fios são percorridos por correntes elétricas constantes de mesma intensidade, i. A figura ilustra um plano transversal aos fios, identificando o sentido ( ou ⊗ ) da corrente em cada fio. Denotando a permeabilidade magnética no vácuo por μ0, o campo magnético no centro da circunferência de raio R tem módulo dado por:

a) μ0i/(R) b) μ0i/(2R)

c) 3μ0i/(2R) d) 5 μ0i/(R)

e) 5 μ0i/(2R)

Questão 08) No solenoide da figura, cujo comprimento é de 10cm, temos um fino fio enrolado uniformemente e com revestimento isolante. Ele é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 10A. Podemos dizer que a relação (BAR /BNÚCLEO ) entre as intensidades do vetor indução magnético no interior do solenóide, inicialmente preenchido apenas com ar, e depois, percorrido por uma corrente de 1A mas totalmente preenchido com um núcleo ferromagnético, cuja permeabilidade magnética é 100 vezes a do ar, vale

(Adote: ar 0 = 410-7, SI)

a) 10-1 b) 101 c) 10-2 d) 102 e) 103

Questão 09) O galvanômetro tangente é um instrumento utilizado para medir a componente horizontal do campo magnético terrestre local. Esse instrumento é constituído de uma bobina posicionada verticalmente, no centro da qual é colocada uma bússola, orientada, inicialmente, na direção norte-sul magnético, coincidente com o plano da bobina, como ilustra a Figura I. Com o objetivo de medir esse campo magnético, um estudante fez passar uma corrente elétrica contínua, i, através da bobina, gerando, assim, um campo magnético de 435 mG (miligauss), que produziu um desvio angular de 60º, na agulha da bússola, como mostrado a Figura II.

A Figura III representa uma indicação do mnemônico da “regra da mão direita”, utilizada para auxiliar na determinação da direção do campo magnético gerado por uma corrente que percorre um fio. Dados: sen60º = cos30º = 0,87 sen30º = cos60º = 0,5 a) A partir dessas informações, e utilizando os pontos cardeais indicados na bússola, descreva a direção e o sentido do campo magnético gerado pela bobina quando percorrida por uma corrente elétrica, no sentido indicado na figura I. b) Utilizando o experimento acima descrito, o estudante determinou a componente horizontal do campo magnético terrestre e encontrou o valor de 250 mG. Explique de que modo ele chegou a tal resultado.

Questão 10) A intensidade do campo magnético a 20 cm de um fio retilíneo e muito longo, conduzindo uma corrente de 20 A, é igual a

2 10–5 T. Se a corrente for duplicada, o valor do campo magnético a 10 cm do fio será

a) 8 10–5 T. b) 4 10–5 T. c) 6 10–5 T. d) 2 10–5 T.

Questão 11) Um professor deseja construir um eletroímã que seja

capaz de gerar um campo magnético B de intensidade 12 × 10–3 T. Para isso, enrola um fio de cobre em torno de um cilindro de ferro, como indica a figura.

Sabendo que a expressão para determinação da intensidade do

campo magnético é L

N i Bμ

, que a permeabilidade magnética do

ferro é T.m/A 10 3 -4μ que a intensidade de corrente i que

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percorrerá o fio será de 2,0 A, determine L

N, número de espiras por

metro de solenoide. Admitindo que a corrente elétrica circule em torno do cilindro de ferro como indicado na figura, refaça, no caderno de respostas, o desenho do eletroímã, nele indicando o sentido do campo magnético gerado.

Questão 12) A figura ilustra um fio metálico bem fino, retilíneo e infinito, percorrido por uma corrente elétrica de valor constante i. O sistema encontra-se no vácuo, onde a permeabilidade magnética é

denotada por 0 . Para tal situação, assinale a alternativa que

apresenta o valor correto do módulo do campo magnético gerado por tal corrente, em função da distância r ao fio:

a) zero b) )r2/(i0

c) )r2/(i0 d) )r2/(i 20

e) )r2/(i 20

Questão 13) No vácuo, onde a constante de permissividade

magnética vale T.m/A 10 4 -7 , há um fio retilíneo muito longo pelo

qual passa uma corrente elétrica contínua de 2,5 A de intensidade, como mostra a figura. Essa corrente gera no ponto A um campo

magnético de intensidade T 10.0,5 6 .

A distância d que separa o ponto A do fio é, em cm, de a) . b) 10. . c) 1,0. d) 10. e) 100.

Questão 14) A figura abaixo 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 abaixo. 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.

Questão 15) Dois fios longos, retilíneos e paralelos, separados por uma distância d, são perpendiculares ao plano da página (veja a figura). Pelo fio 1 passa uma corrente I1, cujo sentido é para dentro da página. O módulo e o sentido da corrente que deve passar pelo fio 2, para que o campo magnético resultante no ponto P seja nulo, devem ser, respectivamente,

a) 2/3 de I1 e para fora da página. b) 2/3 de I1 e para dentro da página. c) 1/3 de I1 e para dentro da página. d) 1/3 de I1 e para fora da página.

Questão 16) Na figura estão representados um fio muito longo,

percorrido por uma corrente i , e uma espira circular de raio R

percorrida por uma corrente i no sentido horário, ambos no mesmo

plano. Sendo 0 a permeabilidade magnética do meio, o campo

magnético resultante no centro da espira é:

a) R2/i0 b) R2/i3 0

c) R2/i0 d) R4/i3 0

e) R/i3 0

Questão 17) Um fio condutor retilíneo muito longo é percorrido por uma corrente elétrica contínua e, como conseqüência, surge ao seu redor um campo magnético. a) Discuta como os fatores i (intensidade de corrente elétrica) e R (distância de um ponto P do espaço até o fio) influenciam no valor da intensidade do campo magnético no ponto P. b) Descreva o que ocorrerá em termos dinâmicos, entre dois fios condutores retilíneos muito longos, dispostos paralelamente e próximos um ao outro, se em cada um deles fluir uma corrente elétrica de mesma intensidade e sentido.

Questão 18) Os fenômenos elétricos e magnéticos passaram a relacionar-se no século XIX, quando o físico dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851) constatou, em 1820, que, ao aproximar uma bússula a um fio percorrido por uma corrente elétrica, sua agulha sofre uma deflexão, concluindo que toda corrente elétrica gera, no espaço que a envolve, um campo magnético. Quando um fio condutor sob forma circular (espira) é submetido a uma corrente elétrica, o vetor indução magnética B apresenta características relativas à corrente elétrica a ao raio da

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espira. Supondo que uma espira de diâmetro 5 m é percorrida por

uma corrente de 6,0 A e considerando que a permeabilidade

magnética no vácuo é 70 104 no (SI), é correto afirmar que a

intensidade do campo magnético B gerado é de: a) 2,4.10-5 T b) 4,8.10-5 T c) 4,8.10-7 T d) 2,4.10-7 T e) 1,2.10-7 T

Questão 19) Duas espiras concêntricas e coplanares de raios R e 2R são percorridas por uma corrente i, como mostra a figura abaixo.

O vetor indução magnética resultante no centro O das espiras é perpendicular ao plano da figura e de intensidade:

a) R2

i0 , orientado para fora b) R4

i0 , orientado para fora

c) R4

i3 0 , orientado para fora d) R4

i0 , orientado para fora

e) R2

i0 , orientado para dentro

Questão 20) A parte A da figura mostra duas espiras condutoras concêntricas de raios R2 = 2R1 colocadas no vácuo.

a) Se a corrente i2 = 4 i1, calcule o vetor indução magnética resultante no centro da espira. b) Suponha que uma partícula de carga q incida sobre as espiras conforme indicado na parte B da figura. Qual é a força que irá agir sobre a partícula ao atingir o centro das duas espiras? Desconsidere a força gravitacional.

GABARITO: 1) Gab: a) i = 0,36 A b) A intensidade do campo magnético B gerado no centro de um anel condutor de raio r é

Observação: Este campo é muito pequeno quando comparado aos campos que aparecem em aparelhos eletrônicos que utilizamos no dia a dia. Por exemplo, a intensidade do campo magnético da terra varia entre

2,510–5 T e 6, 510–5 T e o de um refrigerador é de 10–2 T. 2) Gab: C 3) Gab: D 4) Gab: D 5) Gab: C 6) Gab: C 7) Gab: B 8) Gab: A

9) Gab: a) Oeste-Leste

b) BT = BR cos60º = BR sen30º = 5000,5 = 250mGauss 10) Gab: A 11) Gab:

metropor espiras 20L

N

12) Gab: C 13) Gab: D 14) Gab: a) Polegar: intensidade de corrente elétrica Indicador: direção e sentido do vetor campo magnético.

b)

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. 15) Gab: B 16) Gab: D 17) Gab:

a) R2

iB o

b) Força de atração

18) Gab: B 19) Gab: D 20) Gab:

a) página da plano no entrando R

i

2B

1

10R

b) 0F