Professor Rafael demonstrando a eletricidade com canudos de beber água e coco.
No próximo domingo, 10, acontecerá o segundo dia das provas do ENEM, sobre ciências Naturais(Física, química e ciências bilológica) e matemática.
As principais orientações para a reta final de estudos para o Enem: manter a calma, ler todas as questões da prova e escolher a que você mais sabe para resolver primeiro. No caso das questões de Física, o candidato deve fazer as transformações de todas as unidades para o sistema internacional de medidas (SI) e, em seguida, colocar apenas os números nas respectivas equações.
Sugestões de Questões: determinar a aceleração, gráficos da cinemática, análise dimensional correta, força de atrito, força gravitacional, torque de uma força, movimento harmônico simples, Ondas, hidrostática-princípio de Arquimedes, escalas termométricas, potência elétrica, forças elétrica e magnética. Aspectos matemático da lei de Faraday pode cair também na prova de Física do próximo dia 10.
Boa sorte a todos.
Dicas de Física dos primeiro e segundo anos do Ensino Médio. Segue as soluções de algumas questões de Física ...
Na semana passada teve dicas de redação com Camille, filha do professor Rafael,
Hoje, veremos algumas dicas de Física do terceiro ano do Ensino Médio.
Segue algumas dicas de. eletricidade para o ENEM 2024 com o professor Rafael Rodrigues(UFCG, campus Cuité), editor do blog ciências e educação.
Todo cuidado é pouco com a corrente elétrica de fonte de alta tensão, como nas residências. Nunca leve um aparelho elétrico (ou eletrodoméstico) ligado na tomada.
Portanto, sabendo a resistência elétrica e a tensão elétrica (que alguns eletricistas chamam de voltagem), a corrente elétrica torna-se:
I=V/R.
Nos condutores, quando ocorre movimento ordenado dos elétrons dizemos que ali tem corrente elétrica. Mas, pode ocorrer corrente elétrica devido a movimento de íon positivo ou negativo, por exemplo no processo de eletrólise. O íon é um átomo com excesso de carga elétrica positiva ou negativa, devido a perda de elétron ou o ganho de elétron pelo átomo.
O símbolo da carga eletrica é a letra q. A carga elementar é representada por e=1,6x10-19C, sendo C a unidade de carga eletrica no SI. Portanto, se um átomo perder 3 elétrons ele fica com carga q=3e>0, se ele ganhar 4 elétrons ele fica com carga q=-4e<0. São os elétrons que se movimentam. Eles estão na superfície de um condutor e, por isso, o campo elétrico é nulo no interior de um condutor.
Quantização da carga elétrica
A carga elétrica existente na Natureza é um número inteiro positivo ou negativo da carga elementar, ou seja,
q=+ne ou q =-ne, n=1,2,3,4, ....
Isso significa que a carga elétrica de um corpo é discreta ou quantizada.
Por que ao invés de alumínio utiliza-se o fio de cobre nas instalações elétricas nas residência?
Devido a lei de Joule, ou seja, quando passa a corrente elétrica o condutor esquenta e o fio de cobre suporta altas temperaturas.
Como vimos, na eletrostática a carga elétrica dura muito pouco. Para que tenhamos uma corrente duradoura é necessário que seja mantido a ddp. Quando a ddp cessar a corrente acaba. Portanto, é necessário geradores potentes para produzir corrente elétrica. No caso das hidrelétricas, como a de Paulo Afonso, a ddp é mantida devido a constante queda d'água, fazendo as turbinas gerar a corrente elétrica através do atrito e do magnetismo, percorrendo uma grande distância até chegar em nossas residências.
Existem outros tipos de geradores de corrente elétrica, obtidos através da energia solar e energia química.
Matéria relacionada, projeto de eletrização com Canudos de Refrigerante apresntado em uma feira de ciências, em Cuité, a quem interessar, clique em,
Existem outros tipos de geradores de corrente elétrica, obtidos através da energia solar e energia química.
Matéria relacionada, projeto de eletrização com Canudos de Refrigerante apresntado em uma feira de ciências, em Cuité, a quem interessar, clique em,
Lei de Ohm
O que é material ôhmico? É todo condutor em que ao medirmos a voltagem (ou tensão) e a corrente em dois pontos, encontramos uma proporcionalidade entre ambas grandezas físicas, ou seja,
V/I=constante=R.
Note que a equação R=V/I vale em geral, mesmo que o material não seja ôhmico. Portanto, o que dizemos de lei de Ohm é quando a resistência for constante.
A unidade de resistência elétrica no SI é Ω, em homenagem ao físico alemão Goerg Simon Ohm.
A resistência pode ser entendida como sendo a dificuldade para a corrente passar em um condutor. Uma visão macroscópica da resistência elétrica seria um tabuleiro de prego, tendo um pequeno espaço entre os pregos suficiente para um moeda passar. Coloque a tábua em pé e ao soltarmos uma moeda na parte superior ela terá dificuldade de passar batendo nos pregos até chegar no final do percurso.
Alguns autores preferem escrever U ao invés de V. Neste caso, temos:
U=RI
A resistência elétrica é diretamente proporcional ao comprimento L do fio e inversamente proporcional a área da seção transversal A, ou seja,
R=ᑭL/A,
sendo L o comprimento, A a área e ᑭ a constante de proporcionalidade denominada de resistividade.
Em um circuito com Resistência R, a potência dissipada pelo efeito Joule torna-se:
P=U²/R,
Transformação de Energia mecânica em energia elétrica. Neste vídeo, vemos a definição da força magnética e o cálculo da resistência equivalente em um circuito elétrico com resistores.
Motor elétrico feito com material alternativo, montado na sala do professor Rafael, na UFCG.
https://rafaelrag.blogspot.com/2021/07/ufcg-20202-instrumentacao-e-ciencia-da_9.html
Associação de resistores.
Definição quantitativa do campo elétrico, no ponto P:
Neste caso, a direção do campo elétrico é a direção da força elétrica, representada da figura anterior. Unidade no SI: N/C(newton dividido por coulomb).
Definição quantitativa do campo elétrico, no ponto P: para medir o campo elétrico gerado devido a uma fonte com carga elétrica Q, coloca-se uma partícua com uma carga teste com carga elétrica q>0 no ponto P e medimos a força elétrica, devido ao par de cargas Q e q, ou seja,
Como a força é um vetor o campo elétrico é um vetor. Neste caso, a direção do campo elétrico é a direção da força elétrica, representada na figura anterior. Unidade de campo elétrico no SI: N/C(newton dividido por coulomb).
Utilizando materiais de baixo custo pode ser verificado as interações magnéticas.
A força magnética sobre o fio 2 resulta em:
(Quem ver ri)
A resistência elétrica é diretamente proporcional ao comprimento L do fio e inversamente proporcional a área da seção transversal A, ou seja,
R=ᑭL/A,
sendo L o comprimento, A a área e ᑭ a constante de proporcionalidade denominada de resistividade.
Em um circuito com Resistência R, a potência dissipada pelo efeito Joule torna-se:
P=U²/R,
com a diferença de potencial(ddp) ou tensão elétrica U.
Resposta.
Questão do ENEM 2013. Um chuveiro elétrico é um dispositivo capaz de transformar a energia elétrica em energia térmica, o que possibilita o amento da temperatura da água. Considere que um chuveiro elétrico de 110V é instalado em uma rede elétrica de 220V. O que acontece com a resistência para que seja preservado a mesma potência do chuveiro?
Resposta.
Se a voltagem(dddp) duplicou, para não alterar a potência, devemos trocar a resistência por outra de resistência 4 vezes maior. Pois, a ddp aparece ao quadrado e ao ser aumentada em duas vezes, o numerador vai contribuir com um fator 4. Como a resistência está no denominador, a nova resistência deverá aumentar em 4 vezes.
Como R=ᑭL/A, vemos que se a Resistência R foi aumentada em 4 vezes, a área A deve diminuir na mesma proporção, ou seja, A=4a, onde a é a área da seção reta do fio da resistência original.
Transformação de Energia mecânica em energia elétrica. Neste vídeo, vemos a definição da força magnética e o cálculo da resistência equivalente em um circuito elétrico com resistores.
Vídeo gravado ao vivo, transformações eletromagnéticas e a Lista de exercícios com o professor Rafael.
O que significa ligar um ferro elétrico na tomada, em uma residência na Paraíba, tendo uma tensão de 220V?
A palavra átomo vem do Grego e significa indivisível. Isso era o que Dalton dizia, em 1803.
Mas, Thompson mostrou que o modelo de Dalton estava errado. O átomo é divisível em partículas menores. A ciência é assim, uma verdade hoje pode não ser amanhã.
No entanto, a palavra átomo em Grego significa indivisível. Sendo que no início do séculpo XIX foi mostrado que ele é composto de outras part;ciuclas menores, os prótrons e neutros no núcleo e na eletrosfera os elétrons. Em 1960, usando aceleradores de partículas de alta energia foi visto os prótons e neutrons com estrutura, compostos de quarks.
Leia mais.
Os estudantes da disciplina de Instrumentação II, UFCG-Cuité, preparam o material didático e Kits sobre eletricidade construído por eles com a ajuda do professor Rafael Rodrigues.
Nesta postagem apresentaremos a Lísta II de exercícios sobre potencial elétrico e capacitores, digitalizada usando os comandos do processador Latex. Veja os vídeos.
Força Magnética e o Campo Magnético de um fio com corrente.
Regra da mão direita
A palma da mão indica o sentido do vetor força magnética, o dedo polegar indica o sentido do vetor velocidade e os demais dedos da mão direita o sentido do campo magnético.
O campo eletromagnético se propaga em uma direção perpendicular a vibração de ambos campos elétrico e magnético. Veja a onda eletromagnética se propagando.
Eletrostática
Relação do campo Elétrico com uma força elétrica.
Definição quantitativa do campo elétrico, no ponto P:
A Lei de Coulomb fornece a força elétrica que atua em um par de partículas com cargas elétricas. Ela não vale para uma placa carregada, um volume carregado ou uma linha de carga(um fio carregado).
A Lei de Coulomb vale somente para partícula. Considere duas partículas separadas por uma distância d e cargas elétricas Q_1 e Q_2. Verifica-se experimentalmente o seguinte:
(i) A força elétrica é proporcional ao produto das cargas elétricas
(ii) A força elétrica é inversamente proporcional ao quadrado da distância de separação.
Portanto, o módulo da força elétrica torna-se:
Note que para escrevermos uma equação é necessário introduzir uma constante k, denominada de constante eltrostática. A constante eletrostática no vácuo, torna-se:
k0=1/( 4𝛑∈0)=9x109(Nm2)/C2
Questões de eletrostática: considere duas partículas no vácuo nas extremidades da hipotenusa deste triângulo, com cargas Q=2e, na extremidade inferior e q=3e, na extremidade superior, sendo (e) a carga elementar no SI. Determine a força elétrica sobre a partícula com carga q=2e. Com carga elementar no SI,
e=1,6x10-19C.
Aqui C é a unidade de carga elétrica no SI, em homenagem ao cientista Coulomb).
Nesta questão temos um triângulo retângulo, vale o teorema de Pitágoras: x, a hipotenusa ao quadrado é a soma do quadrado dos catetos, 16+9, ou seja, x é a raiz quadrada de 25, x=5. Questões de eletrostática; considere duas partículas no vácuo nas extremidades da hipotenusa deste triângulo, com cargas Q=2e, na extremidade inferior e q=3e, na extremidade superior, sendo (e) a carga elementar no SI. Determine a força elétrica sobre a partícula com carga q=2e.
Solução.
Neste caso, não será necessário calcular a raiz quadrada. Pois, de acordo com a lei de Coulomb, a força elétrica é proporcional ao produto dos módulos das cargas elétricas e inversamente proporcional ao quadrado de separação entre elas.
d2= 25 ⇒d=5.
d2= 25 ⇒d=5.
Lei de Coulomb: lei da intensidade da força elétrica de um par de partículas com cargas elétricas Q e q distante d, entre elas duas.
F = k0.IQI.IqI/d2
Com k0 a constante eletrostática no vácuo.
Note que antes de fazer as substituições na lei de Coulomb, atente para o sistema de unidades. A nossa sugestão é colocar todas as unidades no SI(sistema de unidades de medidas internacional). Neste caso, basta você transformar centímetro(cm) para metro(m).
Portanto, usando as propriedades de potência, obtemos:
1m=100cm=102cm⇒1cm=(1/100)=10-2m
Agora, basta substituir os números na equação da lei de Coulomb e no final você deve colocar a unidade de força no SI: N(Newton).
Considere duas questões de eletrostática.
1) considere duas partículas no vácuo nas extremidades de uma haste na vertical, de comprimento 4cm, tendo um elétron na extremidade inferior e dois prótons na extremidade superior, sendo (e) a carga elementar no SI. Determine a força elétrica sobre o elétron.
Solução
q=-e=-1,6x10-19C.
Q=2e=3,2x10-19C.
Como a carga elementar no SI,
e=1,6x10-19C.
( Aqui C é a unidade de carga elétrica é em homenagem ao cientista Coulomb).
d=4cm=0,04m= 4x10-2 m ⇒ d2= 16x10-4m2
A constante eletrostática no vácuo,
k0=1/( 4𝛑∈0)=9x109(Nm2)/C2
Com epsilon zero,
∈0=1/( 4𝛑k0)
sendo a constante de permissividade elétrica no vácuo.
Lei de Coulomb, para duas partícupas com cargas Q e q.
⇒ F = k0.IQI.IqI/d2
Como todos os dados estão no SI, basta substituir os valores numéricos de cada um na equação a força elétrica, ou seja,
⇒ F = 9x109 x 3,2x10-19 x1,6x10-19/16x10-4
⇒ F = 9x 3,2x109-19-19+41,6/16
Note que,
1,6/16=16x10-1/16=10-1
Portanto, obtemos a seguinte intensidade da força elétrica:
⇒ F = 9x 3,2x109-19-19+4-1
⇒ F = 3x10-25 N
\2) Considere que três pontos materiais estão eletrizados com a seguinte distribuição de particulas, no vácuo, com cargas positivas:
Qa = 3e, Qb = 6e, Qc = 2e.
Sendo o vácuo o meio considerado (K0 = 9x10⁹ Nm²/C²), calcule a resultante da força atuante sobre a partícula b, tendo a seguinte distribuição de particulas com cargas elétricas, em uma linha horizontal.
A partícula "a" está na origem, "b" está a 3cm de "a", "c" está a 2cm de "b".
Solução
Como todos os dados não estão no SI, o primeiro passo será transformar as distância de centímetro para metro.
da=0, db=3cm=0,03m. dc=3cm+2cm= 5cm=0,05m.
Complete a resposta.
Campo de uma força.
Campo Gravitacional
Todo corpo próximo da superfície da terra sofre a ação da força da gravidade, dizemos que ali existe um campo gravitacional Terrestre, cuja a aceleração da gravidade, no SI, torna-se:
g=980cm2/s2=9,8m2/s2
A força peso(força gravitacional é o produto da massa pela aceleração da gravidade, ou seja,
P=mg.
O campo gravitacional é sempre de atração. Observa-se que a aceleração da gravidade diminui com a altitude, na Lua a aceleração da gravidade é cerca de 6 vezes menor do que na Terra. Obviamente, se não existisse o campo gravitacional Terrestre a Lua seguiria em linha Reta se afastando do nosso planeta.
Campo Elétrico de uma Partícula com Carga Elétrica
Analogamente, quando colocamos um objeto com carga elétrica em um ponto do espaço, se ele sofre a ação de uma força elétrica de atração ou repulsão, dizemos que naquele ponto existe um campo elétrico.
O cientista Maxwel, mostrou, em 1685, que o campo elétrico faz parte da onda eletromagnética(unificação do campo elétrico e campo magnético) se propagando no espaço com uma velocidade muito alta, a saber, no vácuo: c=300.000km/s, ambos campos vibrando em direções perpendiculares a direção de propagação.
Essa velocidade da luz no vácuo, v=c, no SI e na notação científica, lembrando-se que 1km=1000m, torna-se:
c=300.000km/s=300.000.000m/s= 3x108m/s.
Na notação padrão da ciência ou notação científica, os valores das grandezas Físicas são escritos em potência de dez, na seguinte forma:
Ax10n, com 1<A<10 e n um número inteiro positivo ou negativo, para representar um número muito grande ou um número muito pequeno, como o tamanho de um átomo,
1Ao(Angston)=10-10m.
O tamanho do núcleo de um átomo é dez mil vezes menor do que o tamanho do átomo, ou seja, o tamanho do átomo dividido por 10 mil, resultando em 10-14m.
O Campo elétrico é definido em um certo ponto do espaço, digamos, no ponto P da figura abaixo. Quando a fonte tiver uma carga elétrica positiva, o campo elétrico se afasta do ponto, onde queremos saber o seu valor.
A força elétrica no ponto P tem a mesma direção do campo elétrico:
Definição quantitativa do campo elétrico, no ponto P: para medir o campo elétrico gerado devido a uma fonte com carga elétrica Q, coloca-se uma partícua com uma carga teste com carga elétrica q>0 no ponto P e medimos a força elétrica, devido ao par de cargas Q e q, ou seja,
Portanto, usando a lei de Coulomb, o campo elétrico de uma partícula com carga elétrica Q distante d do ponto P, torna-se:
E= k0IQI/d2
Note que a intensidade do campo elétrico não depende da carga teste q, colocada no ponto. Depende da intensidade da carga fonte e do quadrado da distância de separação.
O desenho do vetor campo elétrico é sempre partido do ponto P. Quando a fonte tiver uma carga elétrica negativa, o campo elétrico, tem origem no ponto e extremidade apontando em direção da fonte.
Enquanto que o campo gravitacional é sempre de atração, o campo elétrico pode exerce uma foça de atração ou de repulsão. Quando a carga elétrica da fonte for positiva, o campo elétrico se afasta do ponto P, no contrário, com a carga fonte negativa, o vetor campo elétrico é de aproximação, saindo do ponto em direção a fonte com carga elétrica negativa.
Dulaidade Onda-Partícula da Luz.
O cientista Maxwell, mostrou, em 1685, que o campo elétrico faz parte da onda eletromagnética(unificação do campo elétrico e campo magnético) se propagando no espaço com uma velocidade muito alta, a saber, no vácuo: c=300.000km/s, ambos campos vibrando em direções perpendiculares a direção de propagação.
Essa velocidade da luz no vácuo, v=c, no SI e na notação científica, lembrando-se que 1km=1000m, torna-se:
c=300.000km/s= c=300.000.000m/s= 3x108m/s.
Em 1905, Einstein mostrou que a Luz é composta de partículas(pacote de energia com massa nula), quando ela interagem com a matéria. Isso aconteceu, quando ele estava trabalhando em um escritório de patente, estudando sozinho nas horas vagas, para explicar o efeito fotoelétrico teve que assumir que a luz se comporta como partícula.
Com a comprovação deste fenômeno ocorre o que chamamos de dualidade da Luz, ou seja, quando a luz se propaga ela se comporta como uma onda eletromagnética, sofreno interferência e difração. Quando a luz interage com a matéria ela se comporta como partícula, o que está de acordo com o modelo corpuslar da luz proposto por Newton, em 1627.
Em 1924, o conceito de dualidade da luz foi extendido para as partículas. O francês Louis De Broglie propôs em sua tese de doutorado que o elétron poderia ter um comprimento de onda λ, exibindo as propriedades de difração e interferência.
λ=h/p,
com h sendo a constante de Planck e p=mv, o momento linear.
Em 1926, o austríaco Schrödinger propôs uma equação de onda para as partículas, cuja solução é uma função de onda, que carrega toda informação sobre a particula e fonece a quantização da energia.
Campo Magnético: força magnética
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 por
F = qvxB,
com q sendo a carga elétrica da partícula, vxB, produto vetorial entre v e B. Os vetores v e B são perpendiculares ao vetor força magnética F.
Se v e B são perpendiculares, o módulo da força magnética é
F=qvB.
Quando um condutor de comprimento L for submetido por uma corrente I(A), a força magnética torna-se:
F = BIL.
Pois,
V=L/t ,
fornece
F=qvB=BqL/t=BLq/t=BiL.
Cqd.
(como queríamos demonstração).
A unidade do campo magnético, no SI, é o T(Tesla).
Aplicação
Utilizando materiais de baixo custo pode ser verificado as interações magnéticas.
Considere um fio longo sendo percorrido por uma corrente elétrica i_1 ao lado de outro fio paralelo com uma corrente i_2 no mesmo sentido da corrente i_1. Verifica-se experimentalmente que a força magnética sobre o fio com corrente i_2 será de atração e de intensidade proporcional as correntes, ao comprimento do fio e inversamente a distância de separação D:
F=k(i_1i_2 L)/D
A unidade de medida de corrente elétrica ampère(A) é definida a partir desse força entre os dois fios.
Distinguir os geradores de corrente contínua e corrente alternada.
Demonstração.
O campo magnético sobre o fio com corrente 1_2, torna-se:
Cqv
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.
LEIS DE AMPÈRE
LEIS DE AMPERE ` De acordo com a lei de Ampère para corrente estacionária de um condutor com uma corrente i, no ensino médio, ´é dada por ΣBΔLcosΘ = μi, com μ sendo a constante de permeabilidade magnética, o somatório é sobre o caminho fechado em torno do respectivo condutor e Θ é o ângulo entre os vetores L e B . Considerando um condutor retilíneo, ambos vetores são paralelos e o cosΘ = 1. Neste caso, a lei de Ampère torna-se ΣBΔL = μi ⇒ BΣΔL = μi. O somatório é somente sobre a circunferência de raio r, pois devido a simetria o campo magnético fica constante e, por sua vez, vale μi dividido pelo comprimento da circunferência, ou seja, o campo magnético em um ponto r distante do condutor retilíneo resulta em
ΣΔL = 2πr ⇒ B = μi /2πr .
Prove que o campo magnético de uma bobina chata é dado por
B = nμi /2πR,
com n sendo o número de espiras e R o raio.
Agora. veremos que a vriação do flucxo magnético induz uma corrente elétrica: Lei de Faraday
O físico e químico britânico Michael Faraday(nasceu em Newington, 22-9-1791, faleceu em Hampton Court, 25-8-1867) pai da eletricidade, motor elétrico e gerador elétrico, idealizou as linhas de forças dos campos elétrico e magnético, para superar sua dificuldade com a matemática. Em 29 de agosto e 1831, ele publicou a lei de indução eletromagnética.
Lei de Faraday
Lei de Faraday: partículas com cargas elétricas em movimento geram campos elétrico e magnético. Lembre-se que as partículas com cargas elétricas, em repouso, geram somente campo elétrico.
Michael Faraday é o pai da eletricidade e aultor da lei de indução eletromagnética, anunciada em 1831 e a Lei de Lenz em 1834.
Nesta aula, vemos a construção de kits de circuitos com eletroimã, motor elétrico e a explicação da Lei de Faraday no nível universitário e no nível do ensino médio.
A lei de Lenz do eletromagnetismo explica o sinal negativo na lei de Faraday, no nível do ensino médio, temos:
𝜀= −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.
Professor Rafael Rodrigues explicando a lei de Faraday, no nível de ensino médio.
Eletricidade e magnetismo para a educação básica.
O físico e químico britânico Michael Faraday(nasceu em Newington, 22-9-1791, faleceu em Hampton Court, 25-8-1867) pai da eletricidade, motor elétrico e gerador elétrico, idealizou as linhas de forças dos campos elétrico e magnético, para superar sua dificuldade com a matemática. Em 29 de agosto e 1831, ele publicou a lei de indução eletromagnética. Leia
Blog rafaelrag
Estou dando dicas de Física para o ENEM e disponibilizando no nosso blog ciências educação.
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