Questões de Concurso sobre Campo e Força Magnética

Um projétil de dimensões desprezíveis carregado com uma carga elétrica negativa atinge com velocidade inicial v_o o orifício de uma câmara que possui em seu interior um campo magnético uniforme paralelo à sua trajetória, como mostra a figura abaixo. Qual orifício melhor representa a possibilidade de escape do projétil?

Analise a figura abaixo, em que se representa uma barra metálica, conectada em suas extremidades a dois trilhos condutores na posição vertical que permitem o movimento livre da barra, para cima e para baixo.

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Fonte: FUNCERN, 2017.

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A barra metálica possui comprimento L e massa m e o sistema encontra-se em uma região com campo magnético B uniforme e perpendicular ao plano formado pela barra e trilhos. A barra é solta do topo dos trilhos e, ao final destes, uma resistência elétrica R fecha o circuito elétrico.

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A equação que expressa a velocidade de descida da barra, sob as ações do campo gravitacional g e do campo magnético B, com uma velocidade uniforme v, é

A Lei de Gauss estabelece a relação entre o fluxo do campo elétrico através de uma superfície fechada com a carga elétrica que existe dentro do volume limitado por esta superfície. O fluxo elétrico através da superfície de uma carga pontual de 1,8 μ C que está no centro de uma superfície gaussiana cúbica de 55 cm de aresta é:

Analise a figura que ilustra uma partícula eletrizada que penetra perpendicularmente em um local imerso em um campo magnético de intensidade B = 6T. Campos eletromagnéticos extremamente fortes como estes podem causar aquecimento ou choque. Quando a onda eletromagnética passa pelos tecidos do corpo, ela produz uma ligeira vibração nas moléculas eletricamente carregadas, e o ser humano pode literalmente aquecer significativamente com campos magnéticos de grande intensidade. Este campo é dividido em duas regiões, onde os seus sentidos são opostos, conforme é apresentado na figura.

A fim de que a partícula deixe o local com um ângulo de 30° , e considerando L = 30 cm e R = 10 cm onde R é o raio da trajetória da partícula na região onde existe um campo magnético, a eletrização da partícula e a intensidade do campo magnético que possui o sentido saindo do plano do papel devem ser, respectivamente:

Uma partícula elétrica de carga unitária, dotada de massa e inicialmente parada, sofre a ação de um impulso, entrando imediatamente em uma região do espaço na qual o campo magnético é uniforme, passando a realizar um movimento no sistema de coordenadas XYZ, descrito pelas seguintes funções do tempo t:

$\{\begin{array}{c}x(t)=3sen(2t)\\ y(t)=8t\\ z(t)=3cos(2t)\end{array}$

Considerando todas as grandezas no Sistema Internacional de Unidades, o módulo do campo magnético é

Dado:

• impulso: 10.

Observação:

• despreze a força gravitacional.

Em um dado microscópio eletrônico, elétrons são acelerados e adquirem uma energia de 17,6 keV, formando um feixe.

Deseja-se mudar a direção do feixe colocando ao longo do caminho uma região de campo magnético uniforme. Esta região com campo tem comprimento L= 10mm ao longo da linha do feixe. Esta dimensão é pequena o suficiente para que o deslocamento do feixe seja desprezível dentro da região de campo, mas os elétrons adquirem uma velocidade transversal devido à força magnética tal que o feixe fica defletido de um ângulo $\theta$ .

Calcule o campo magnético necessário, nestas condições, para defletir o feixe de um ângulo de 0,1 rad. Considere que o ângulo seja pequeno o suficiente para usar a aproximação tan ($\theta$) ≈ $\theta$ .

São dados: a razão carga/massa do elétron = 1,76 x 10¹¹ C/kg,carga do elétron = 1,6 x 10^-19 C e $\sqrt{20}$ ≈ 4,5. Despreze efeitos relativísticos.

Uma espira ABCD está totalmente imersa em um campo magnético B, uniforme, de intensidade 0,50 T e direção perpendicular ao plano da espira, como mostra a figura.

O lado AB, de comprimento 20 cm, é móvel e se desloca com velocidade constante de 10 m/s, e R é um resistor de resistência R = 0,50 Ω. Nessas condições, devido ao movimento do lado AB da espira,

Uma bobina de cobre é inserida em uma região de campo magnético uniforme, perpendicular ao plano da página e entrando nela, conforme representado na figura.

Para que uma corrente elétrica seja detectada na bobina representada na figura, é necessário que a bobina:

Uma espira circular com 10 cm de diâmetro, ao ser percorrida por uma corrente elétrica de 500 mA de intensidade, produz no seu centro um vetor campo magnético de intensidade igual a _____ .10^-6 T.

Obs. Utilize µ₀ = 4.10^-7 T.m/A

Corrente elétrica produz campo magnético. Esta é uma das leis do eletromagnetismo conhecidas como Lei de Ampère. Para fios longos o campo magnético tem linhas de campo circulares, concêntricas ao fio e alicates que medem o campo magnético podem ser utilizados para medir a corrente em fios. Considere um alicate com raio com cerca de 4 cm posicionado sobre uma linha de campo magnético gerada por um fio que é percorrido por corrente de 1 A. A constante magnética do ar é semelhante à do vácuo, 4π x 10^-7 H/m. A intensidade do campo magnético que será medida pelo dispositivo será de:

O diagrama de linhas de campo elétrico gerado por esferas puntiformes carregadas eletricamente com cargas Q1 e Q2 é mostrado abaixo.

Com base nas informações fornecidas por este diagrama, conclui-se que as cargas Q1 e Q2 são

A figura mostra um ímã cilíndrico uniforme e homogêneo e um anel metálico. O eixo do ímã, eixo x, é perpendicular ao plano do anel e passa pelo seu centro. Não haverá corrente induzida no anel se o ímã:

Uma partícula com carga elétrica penetra, ortogonalmente, num campo magnético uniforme com velocidade v no ponto cujas coordenadas (x,y) são (0,0) e sai do campo no ponto (0,3R). Durante a permanência no campo magnético, a componente x da velocidade da partícula, no instante t, é dada por:

Em 1861, o físico James Clerk Maxwell concebeu a ideia de “corrente de deslocamento”, acrescentando um termo à corrente elétrica já existente na lei de Ampère.

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Esse termo adicional possui dimensões de corrente elétrica e, no espaço livre, relaciona

Uma bobina é obtida, enrolando-se um fio na forma helicoidal, como ilustrado na figura. A configuração correta do campo magnético, no interior da bobina, se ela é percorrida por uma corrente elétrica contínua, no sentido indicado, é

Dois fios estão dispostos a uma certa distância e equidistante a eles está um detector de campo magnético, na linha horizontal que os liga.

Nota-se que, quando o fio 1 e o fio 2 são percorridos por uma corrente elétrica vertical para cima, o detector acusa um campo magnético resultante entrando no plano da mesa (desconsidere influências de outros campos magnéticos).

Desse experimento, são feitas as seguintes afirmativas:

I. A intensidade da corrente que atravessa o fio 1 é maior que a do fio 2.

II. Para que o detector não acuse campo magnético naquele ponto, é preciso inverter o sentido de uma das corrente elétricas.

III. Se o detector for movido para a direita, ainda entre os fios, poderá se obter um ponto cujo campo magnético seja nulo.

Estão corretas as afirmativas:

Sabemos que quando uma diferença de potencial é aplicada sobre um circuito há o surgimento de uma corrente elétrica induzida chamada força eletromotriz. A Lei de Faraday relaciona a força eletromotriz ε induzida na espira com a taxa de variação do fluxo magnético através desta espira. O fluxo magnético de uma espira quadrada de 2 cm de lado, colocada perpendicularmente às linhas de um campo magnético uniforme de intensidade 2 T, é:

Uma espira quadrada de 20cm de lado é posta para girar com velocidade angular constante em torno de seu eixo (conforme diagrama, em torno do eixo z). Na região há apenas o campo magnético da Terra, uniforme e de intensidade 20 μT (microtesla, μ = 10^-6) na direção x do sistema de eixos. Assim, área exposta ao campo magnético evolui segundo A = 0,04 sin(ωt) [m²].

Figura: Aro quadrado girando em torno do eixo z, o campo magnético local (terrestre) é uniforme e no sistema de eixos adota está na direção x.

Assinale a alternativa que apresenta qual deve ser a frequência angular da rotação do aro para que a tensão de pico na espira seja 1V:

Baseando-se nos estudos de Michael Faraday, Maxwell unificou, em 1864, todos os fenômenos elétricos e magnéticos observáveis em um trabalho que estabeleceu conexões entre as várias teorias da época, derivando uma das mais elegantes teorias já formuladas. Maxwell demonstrou, com essa nova teoria, que todos os fenômenos elétricos e magnéticos poderiam ser descritos em apenas quatro equações, conhecidas atualmente como equações de Maxwell: as equações básicas para o eletromagnetismo, assim como a lei da gravitação universal e as três leis de Newton são fundamentais para a mecânica clássica. Diante do exposto, analise as afirmativas a seguir.

I. A Lei de Gauss para a eletricidade relaciona os campos elétricos e suas fontes, as cargas elétricas, e pode ser aplicada mesmo para campos elétricos variáveis com o tempo.

II. A Lei de Faraday descreve a relação entre um campo magnético e a corrente elétrica que o origina.

III. A Lei de Ampère descreve as características do campo elétrico originando um fluxo magnético variável.

IV. Na Lei de Gauss para o magnetismo, as linhas de campo magnético são contínuas, ao contrário das linhas de força de um campo elétrico que se originam em cargas elétricas positivas e terminam em cargas elétricas negativas.

Estão INCORRETAS apenas as afirmativas