Aula 15-2023.1- Instrumentação II. Discussão sobre os Critéros de Avaliação. Questões do ENEM sobre Campo magnético. Professor Rafael, nesta sexta, 15

 

Na aula 15,  da disciplina Instrumentação em Ciência da Natureza e suas Tecnologias  II, ministrada pelo professor Rafael Rodrigues, UFCG, campus Cuité, período 2023.1, será discutido as questões da lista de exercícios VII sobre campo Magnético, nesta sexta-feira, 15 de setembro.

Na próxima aula  faremos novas demonstrações de eletromagnetismo no nível do ensino fundamental e médio.

Na aula 14, vimos as definições de força magnética, para um partícula penetrando em um campo elétrico com velocidade v e carga elétrica q. 

Teremos 3 notas na disciplina de -Instrumentação II, do curso de Licenciatura em Física, ministrada pelo professor Rafael Rodrigues, durante esse período atrasado 2022.2 da UFCG. 

Nota 1-P1-Primeira Avaliação-Projetos- Listas de exercícios e resumos dos vídeos. Eletrostática: carga elétrica, lei de Coulomb, campo elétrico, potencial e capacitor. 

Nota 2-P2-Segunda Avaliação-Listas de exercícios e resumos dos vídeos. Magnetóstica: força magnética, campo magnético de um fio condutor e a Lei de Ampère, corrente elétrica e resistência. Lei de Ohm. Planejamento e montagem de kits de eletricidade: a eletrólise e associação de Resistores (Lâmpadas). Planejamento e montagem de kits de Resistência elétrica: o chuveiro elétrico e o ferro elétrico. Faça um kit com lâmpadas, pode ser um circuito simples com somente uma lâmpada.

Nota 3. Listas de exercícios, relatórios e resumos dos vídeos.  Planejamento e montagem de kits para medir a corrente elétrica induzida: Lei de Faraday. Motor Elétrico. Transformação de energia elétrica em energia mecânica.  Demonstrações de experiências simples sobre interferência e difração das ondas eletromagnéticas. Vários aspectos históricos do formalismo matemático das ondas eletromagnéticas: equações de Maxwell. Aspectos histórico da teoria da Luz: dualidade, onda ou partícula.

Um campo magnético exerce força magnética sobre materiais ferromagnético e em partículas com cargas elétricas em movimento. Os gregos antigos descobriram as propriedades do campo magnético de alguns materiais.

 Linhas de força magnética de um íimã, parte do polo Norte e chegam no polo Sul. A invetigação do campo magnético da Terra tem diversas aplicações: magnetização da Terra, na Navegação, comunicação, etc. 

Direção do campo magnético gerado por uma corrente i.

Visualização das linhas de força, usando limalhas de ferro.

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 Questões do ENEM sobre Campo Magnético.

 1- Convenção. Uma letra em negrito significa que ela é um vetor. Considere 

  

Questões do ENEM sobre Campo Magnético.

1- Convenção. Uma letra em negrito significa que ela é um vetor. Considere um elétron penetrando perpendicular em um campo magnético uniforme B, com velocidade v = 0,2cm/sj e em um certo ponto de sua trajetória circular ela fica sob ação de uma força magnética F= 4x10^(−2)Nk. Calcule o módulo, direção e sentido do campo magnético naquele ponto.

Atenção! Aqui j  e k são os vetores unitários nas direções y e z. Se o elétron penetrar sem ser perpendicular ao campo magnético a sua trajetória não será circular. Lembre-se que a relação entre os vetores força magnética e o campo magnético é dada pelo produto vetorial 

F = qvxB, 

com q sendo a carga elétrica da partícula, vxB, produto vetorial entre v e B. Portanto, os vetores v e B são perpendiculares ao vetor força magnética F.  

Quando um condutor de comprimento L for submetido por uma corrente I(A), a força magnética torna-se: 

F = BIL.

 A unidade do campo magnético B, no SI, é o T(Tesla).

2- ENEM 2015- Considere dois fios condutores retilíneos, extensos e paralelos, separados de 10 cm e situados no vácuo. Considere, também, que cada condutor  é percorrido por correntes elétricas cujos valores são i_1 = 4A e i_2 = 12A, em sentidos opostos. Nessa situação, pode-se caracterizar a força magnética, para cada metro linear dos fios, como sendo?

3-(ENEM/2011) 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 ímã permanente. O campo magnético do ímã induz o ordenamento dos polos 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 ímã 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.

4-(ENEM/2014) As cercas elétricas instaladas nas zonas urbanas são dispositivos de segurança planejados para inibir roubos e devem ser projetadas para, no máximo, assustar as pessoas que toquem a fiação que delimita os domínios de uma propriedade. A legislação vigente que trata sobre as cercas elétricas determina que a unidade de controle deverá ser constituída, no mínimo, de um aparelho energizador de cercas que apresente um transformador e um capacitor. Ela também menciona que o tipo de corrente elétrica deve ser pulsante. Considere que o transformador supracitado seja constituído basicamente por um enrolamento primário e outro secundário, e que este último está ligado indiretamente à fiação. A função do transformador em uma cerca elétrica é 

a) reduzir a intensidade de corrente elétrica associada ao secundário. b) aumentara potência elétrica associada ao secundário. c) amplificar a energia elétrica associada a este dispositivo. d) proporcionar perdas de energia do primário ao secundário. e) provocar grande perda de potência elétrica no secundário.

5-(ENEM/2016) A magnetohipertermia é um procedimento terapêutico que se baseia na elevação da temperatura das células de uma região específica do corpo que estejam afetadas por um tumor. Nesse tipo de tratamento, nanopartículas magnéticas são fagocitadas pelas células tumorais, e um campo magnético alternado externo é utilizado para promover a agitação das nanopartículas e consequente aquecimento da célula. A elevação de temperatura descrita ocorre porque 

a) o campo magnético gerado pela oscilação das nanopartículas é absorvido pelo tumor. b) o campo magnético alternado faz as nanopartículas girarem, transferindo calor por atrito. c) as nanopartículas interagem magneticamente com as células do corpo, transferindo calor. d) o campo magnético alternado fornece calor para as nanopartículas que o transfere às células do corpo. e) as nanopartículas são aceleradas em um único sentido em razão da interação com o campo magnético, fazendo-as colidir com as células e transferir calor 

6-(ENEM/2017) Para demonstrar o processo de transformação de energia mecânica em elétrica, um estudante constrói um pequeno gerador utilizando: um fio de cobre de diâmetro D enrolado em N espiras circulares de área A;  dois ímãs que criam no espaço entre eles um campo magnético uniforme de intensidade B; e um sistema de engrenagens que lhe permite girar as espiras em torno de um eixo com uma frequência f. Ao fazer o gerador funcionar, o estudante obteve uma tensão máxima V e uma corrente de curto-circuito i. Para dobrar o valor da tensão máxima V do gerador mantendo constante o valor da corrente de curto i, o estudante deve dobrar o(a)

a) número de espiras. b) frequência de giro. c) intensidade do campo magnético. d) área das espiras. e) diâmetro do fio.

7-(ENEM/2017) Um guindaste eletromagnético de um ferro-velho é capaz de levantar toneladas de sucata, dependendo da intensidade da indução magnética em seu eletroímã. O eletroímã é um dispositivo que utiliza corrente elétrica para gerar um campo magnético, sendo geralmente construído enrolando-se um fio condutor ao redor de um núcleo de material ferromagnético (ferro, aço, níquel, cobalto). Para aumentar a capacidade de carga do guindaste, qual característica do eletroímã pode ser reduzida?

 a) Diâmetro do fio condutor. b) Distância entre as espiras. c) Densidade linear de espiras. d) Corrente que circula pelo fio. e) Permeabilidade relativa do núcleo. 

8- (ENEM/2014) O 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) 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.

9- (ENEM/2016) A magnetohipertermia é um procedimento terapêutico que se baseia na elevação da temperatura das células de uma região específica do corpo que estejam afetadas por um tumor. Nesse tipo de tratamento, nanopartículas magnéticas são fagocitadas pelas células tumorais, e um campo magnético alternado externo é utilizado para promover a agitação das nanopartículas e consequente aquecimento da célula. A elevação de temperatura descrita ocorre porque 

a) o campo magnético gerado pela oscilação das nanopartículas é absorvido pelo tumor. 

b) o campo magnético alternado faz as nanopartículas girarem, transferindo calor por atrito. c) as nanopartículas interagem magneticamente com as células do corpo, transferindo calor. d) o campo magnético alternado fornece calor para as nanopartículas que o transfere às células do corpo. e) as nanopartículas são aceleradas em um único sentido em razão da interação com o campo magnético, fazendo-as colidir com as células e transferir calor. 

10- Construir uma bússola caseira. A  bússola foi muito importante para o desenvolvimento da Navegação no Século XVI, contribuindo para as descobertas de novos continentes. Em 1820, Oersted esqueceu uma bússola próximo de um circuto elétrico e quando voltou para pegar ele percebeu, pela primeira vez, que existia uma relação entre o campo magnético da agulha magnetizada  dentro da bússola com a corrente elétrica do circuito. 

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