Aula 16-Instrumentação II-Lista de exercícios 6- Leis de Ampère e Faraday do Eletromagnetismo. UFCG-2021.2-Professor Rafael, nesta sexta, 8

 Veja as sugestões para resolver esta lista 6, no final desta postagem. 

 

INSTRUMENTAÇÃO E CIÊNCIA DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIA

UAFM-CES-UFCG.

Lista 6- Lei de Ampère e Lei de Faraday: partículas com cargas elétricas em movimento geram campos elétrico e magnético.

Professor: Rafael de Lima Rodrigues PERÍODO 2021.2

Aluno(a):__________________________________ Atenção! Boa Sorte. 08-07-22

Questões sobre o Eletromagnetismo do ENEM e Algumas Universidades Brasileiras

    Michael Faraday (1791-1867) 

1- Michael Faraday é o pai da eletricidade. Explique os dois fenômenos de indução eletromagnética abaixo.

                                 

2-(UFSC 2010) Pedrinho, após uma aula de Física, resolveu verificar experimentalmente o que tinha estudado até o momento. Para tal experimento, ele usou uma bobina com 50 espiras, um ímã preso a um suporte não condutor e uma lâmpada incandescente de 5 W de potência. O experimento consistia em mover o ímã para dentro e para fora da bobina, repetidamente.

Ao terminar o experimento, Pedrinho fez algumas observações, que estão listadas na forma de proposições.

Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

a) O módulo da força eletromotriz induzida na bobina é diretamente proporcional à variação do fluxo magnético em função da distância.
b) É difícil mover o ímã dentro da bobina, pois o campo magnético de cada espira oferece uma resistência ao movimento do ímã. Isto é explicado pela Lei de Lenz.
c) Se a corrente na lâmpada for de 2 A, a força eletromotriz induzida em cada espira da bobina é 0,05 V.
d) A frequência do movimento do ímã no interior da bobina não interfere na luminosidade da lâmpada.
e) O trabalho realizado para mover o ímã para dentro e para fora da bobina é transformado integralmente em energia luminosa na lâmpada.
f) Para haver uma corrente induzida na bobina é necessário que o circuito esteja fechado.

3- (FUVEST 2010) Aproxima-se um ímã de um anel metálico fixo em um suporte isolante, como mostra a figura. O movimento do ímã, em direção ao anel:

a) não causa efeitos no anel.
b) produz corrente alternada no anel.
c) faz com que o polo sul do ímã vire polo norte e vice- versa.
d) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de atração entre anel e ímã.
e) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de repulsão entre anel e ímã.

4- (UFMS 2010)

O acelerador LHC colidiu dois prótons, girando em trajetórias circulares com sentidos opostos, sendo um no sentido horário e o outro no sentido anti-horário, veja a figura. Considere que as trajetórias dos prótons antes da colisão eram mantidas circulares devido unicamente à interação de campos magnéticos perpendiculares ao plano das órbitas dos prótons. Com fundamentos no eletromagnetismo, é correto afirmar:

a) A finalidade do campo magnético é apenas mudar a direção da velocidade dos prótons.

b) A finalidade do campo magnético é aumentar a energia cinética dos prótons.

c) O próton que está girando no sentido anti horário está submetido a um campo magnético que possui um sentido que está entrando no plano da página.

d) A força magnética aplicada em cada próton possui direção tangente à trajetória.

e) A força magnética aplicada em cada próton não realiza trabalho.

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5- (UFPR 2010)

O desenvolvimento do eletromagnetismo contou com a colaboração de vários cientistas, como Faraday, por exemplo, que verificou a existência da indução eletromagnética. Para demonstrar a lei de indução de Faraday, um professor idealizou uma experiência simples. Construiu um circuito condutor retangular, formado por um fio com resistência total R = 5 Ω, e aplicou através dele um fluxo magnético Φ cujo comportamento em função do tempo t é descrito pelo gráfico ao lado. O fluxo magnético cruza perpendicularmente o plano do circuito. Em relação a esse experimento, considere as seguintes afirmativas:

A força eletromotriz induzida entre t = 2 s e t = 4 s vale 50 V.

A corrente que circula no circuito entre t = 2 s e t = 4 s tem o mesmo sentido que a corrente que passa por ele entre t = 8 s e t = 12 s.

A corrente que circula pelo circuito entre t = 4 s e t = 8 s vale 25 A.

A potência elétrica dissipada no circuito entre t = 8 s e t = 12 s vale 125 W.

Assinale a alternativa correta.

A) Somente as afirmativas 2 e 4 são verdadeiras.

B) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.

C) Somente as afirmativas 1, 3 e 4 são verdadeiras.

D) Somente as afirmativas 1 e 4 são verdadeiras.

E) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras.

6- (URCA 2018/1) A figura abaixo mostra dois fios retilíneos e muito longos, colocados paralelamente um ao lado do outro. As correntes i_1 e i_2 percorrem os fios 1 e 2, respectivamente, no mesmo sentido. Os fios estão separados por uma distância d. O ponto P está situado no ponto médio da distância de separação d entre esses fios. Os módulos dos campos magnéticos produzidos pelos fios 1 e 2 no ponto P, são respectivamente, iguais a 2B_o e B_o.

O módulo do vetor indução magnética resultante no ponto P devido aos fios 1 e 2, é igual a:
A) 3B_0
B) 2B_0
C) B_0/4
D) B_0/2
E) B_0

7- (UFRGS/2020) A figura representa um ímã suspenso verticalmente ao longo do eixo de uma bobina ligada a um galvanômetro.

A deflexão do ponteiro do galvanômetro para direita/esquerda indica que a corrente elétrica fluindo na espira, vista desde o ponto de suspensão do ímã, tem sentido horário/anti-horário.

Em t = 0, o ímã é liberado e cai. Considere três instantes de queda, (1), (2) e (3), mostrados abaixo.

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Escolha a alternativa que indica, aproximadamente, a posição do ponteiro do galvanômetro nos instantes mostrados acima.

8- (UNESP/2016-2) Um ímã em forma de barra, com seus polos Norte e Sul, é colocado sob uma superfície coberta com partículas de limalha de ferro, fazendo com que elas se alinhem segundo seu campo magnético. Se quatro pequenas bússolas, 1, 2, 3 e 4, forem colocadas em repouso nas posições indicadas na figura, no mesmo plano que contém a limalha, suas agulhas magnéticas orientam-se segundo as linhas do campo magnético criado pelo ímã.

Desconsiderando o campo magnético terrestre e considerando que a agulha magnética de cada bússola seja representada por uma seta que se orienta na mesma direção e no mesmo sentido do vetor campo magnético associado ao ponto em que ela foi colocada, assinale a alternativa que indica, correta e respectivamente, as configurações das agulhas das bússolas 1, 2, 3 e 4 na situação descrita.

9-(AFA/2020) Considere que a intensidade do campo magnético gerado por um ímã em forma de barra varia na razão inversa do quadrado da distância d entre o centro C deste ímã e o centro de uma espira condutora E, ligada a uma lâmpada L, conforme ilustrado na figura abaixo.

A partir do instante inicial t_0 = 0, o ímã é movimentado para a direita e para a esquerda de tal maneira que o seu centro C passa a descrever um movimento harmônico simples indicado abaixo pelo gráfico da posição (x) em função do tempo (t).

Durante o movimento desse ímã, verifica-se que a luminosidade da lâmpada L.

10- (Famerp/2016) Uma espira condutora e circular está fixa, suspensa por uma haste isolante rígida, na posição representada na figura.

Um ímã em forma de cilindro, com seus polos magnéticos norte (N) e sul (S), move-se em linha reta a partir do repouso no ponto A, no instante inicial, t_0 = 0, até o ponto B, onde para novamente no instante t_2. A velocidade máxima do ímã, entre os pontos A e B, é atingida no instante t_1. O gráfico indica a velocidade escalar do ímã em função do tempo, entre os instantes t_0 e t_2.

Considerando os sentidos horário e anti-horário indicados na figura, é correto afirmar que, devido ao movimento do ímã, a corrente elétrica induzida na espira circulará

A) no sentido anti-horário entre t_0 e t_1 e entre t_1 e t_2.
B) no sentido horário entre t_0 e t_1 e entre t_1 e t_2.
C) no sentido horário entre t_0 e t_1 e no anti-horário entre t_1 e t_2.
D) no sentido anti-horário entre t_0 e t_1 e no horário entre t_1 e t_2.
E) no sentido anti-horário entre t_0 e t_1 e não haverá corrente induzida entre t_1 e t_2.

SUGESTÕES PARA A RESOLUÇÃO DESTA LISTA 6

  

Regra da mão Direita

O sentido do campo magnético é dado pela regra da mão direita, colocando o dedo polegar no sentido da corrente, ao segurar o fio, as pontas dos demais dedos indicam o sentido do campo magnético, tangente a linha que circula o fio. Se for entrando no papel indicamos por um por um ponto dentro de um pequeno círculo(seria a ponta da flecha do vetor indução campo magnético). Se for saindo do papel indicamos por um pela letra x dentro de um pequeno círculo(seria a extremidade da flecha do vetor indução campo magnético. 

Lista 6.

2- Uma aplicação da lei de Lenz do eletromagnetismo. O sinal negativo na  lei de Faraday,

ξ = −ΔΦ Δt , 

com a variação do fluxo magnético, no ensino médio, sendo dado por ΔΦ = ΣΔA | B| cosΘ

significa que corrente induzida tende a se opor aquilo que a criou.

No momento em que o centro do ímã passar pela expira ocorrerá a inversão da variação do fluxo magnético, neste momento tendo a corrente nula.  Este fluxo aumenta sempre que o polo Norte se aproximar da espira.

 7-

Usando o mesmo raciocínio da questão 2. O  fluxo magnético aumenta sempre que o polo Norte se aproximar da espira.

 No momento em que o centro do ímã passar pela expira ocorrerá a inversão da variação do fluxo magnético, neste momento tendo a corrente nula.

Usando a lei de Lenz(nasceu em 1804 e morreu em 1864), descoberta em 1834, quando o Norte do ímã se aproximar da espira, ela vai se afastar, pelo surgimento de um campo magnético contrário ao fluxo magnético do ímã. Quando o ímã passar pelo meio da espira, a corrente induzida será nula.

No terceiro caso, ocorrerá o surgimento de uma corrente induzida no sentido horário.

8- 

Observe  que as linhas de força do campo eletromagnético em um ímã. Elas saem do polo Norte e entram no polo Sul.

9- 

Quando o ímã chegar nos pontos x=-1 ou x=1, ele vai parar.  Nestas situações, ainda existirá fluxo magnético, mas não terá sua variação.

10- Usamos também a lei de Lenz.

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