Questões de Concurso sobre Campo e Força Magnética

Uma espira circular de raio r = 0,1m está em um campo magnético uniforme que varia de acordo com a equação B(t)=2·t(T/s), onde t é o tempo em segundos. Sabendo que a espira está inicialmente no plano perpendicular ao campo magnético, assinale a alternativa CORRETA que apresente a magnitude da força eletromotriz induzida na espira após 5 segundos:

A figura representa um fio condutor rígido de 40 cm de comprimento e 400 g de massa ligado a um circuito através de contatos deslizantes sem atrito.

O condutor está preso a um dinamômetro isolante que se encontra em uma região onde há um campo magnético perpendicular ao plano do fio e apontando para fora de módulo igual a 2 T. Inicialmente a chave está aberta.

Fecha-se a chave.

Reestabelecido o equilíbrio e sabendo que a resistência total no fio é de 2 Ω, o voltímetro irá acusar

Duas cargas 1 e 2 de mesmo sinal, a primeira com velocidade $v⃗$ e a segunda com velocidade 2.$v⃗$ penetram perpendicularmente em uma região onde há um campo magnético uniforme ​ .

Ao penetrar no campo, as cargas passam a se deslocar em trajetórias circulares com movimentos uniformes. A primeira com período T₁ e a segunda com período T₂.

A razão T₂/T₁ é

O ciclotron é um dispositivo que acelera partículas carregadas, como prótons, utilizando um campo elétrico alternado entre dois eletrodos semicirculares (“dees”) e um campo magnético uniforme perpendicular ao plano dos dees. Esse campo magnético força os prótons a seguirem uma trajetória circular, enquanto o campo elétrico os acelera a cada meio ciclo, aumentando progressivamente o raio da órbita até atingirem a energia desejada. A Figura 7 mostra um esquema adaptado da patente do ciclotron inventado por Ernest O. Lawrence.

Figura 7 — Diagrama adaptado da patente americana nº 1.948.384 de 1930 do ciclotron, mostrando o caminho em espiral que as partículas carregadas seguem.

Considere que você seja um docente de Física e está supervisionando uma simulação computacional no laboratório onde os alunos estão utilizando um modelo de ciclotron para estudar a produção de flúor-18 (¹⁸F), um radioisótopo usado em tomografia por emissão de pósitrons (PET). Durante a atividade, os alunos configuram o ciclotron com um campo magnético uniforme de intensidade B = 1,5 T e aceleram prótons até uma energia cinética de 11 MeV, visando à reação nuclear ¹⁸O(p,n)¹⁸F em um alvo de água enriquecida com ¹⁸O. No entanto um dos grupos relata que os prótons estão saindo da trajetória esperada, colidindo com as bordas dos eletrodos semicirculares (“dees”), o que pode comprometer a eficiência da produção do radioisótopo. O raio máximo da câmara do ciclotron é de 30 cm, e a carga do próton é q = +1,6 x 10^-19 C, com massa m₀ = 1,67 x 10^-27 kg. Sabe-se que a aproximação não relativística é válida para essa energia. Nessa situação, a fim de ajustar o experimento para corrigir a trajetória dos prótons e garantir a produção eficiente de ¹⁸F, considerando o papel da força magnética no confinamento das partículas, você deve orientar os alunos a

Dois fios separados por uma distância de 𝑑 = 0,5𝑐𝑚 são percorridos por uma corrente de 15𝐴 mas em sentidos opostos. Qual o campo magnético em um devido à presença do outro? (Dados: 𝜇₀ = 4𝜋 × 10^-7𝑇.𝑚/𝐴)

Leia o texto a seguir:

Um experimento realizado na Unicamp utilizou seis pequenos e potentes eletroímãs distribuídos ao redor de um tubo contendo mosto de cana-de-açúcar e leveduras Saccharomyces cerevisiae para processar a fermentação. O tempo de fermentação foi reduzido de 15 horas no método tradicional para 12 horas com o uso desses eletroímãs, resultando em aumento de produção de etanol de até 17%. Os pesquisadores sugerem que o campo magnético alterou o metabolismo das leveduras ao influenciar o potencial da membrana celular, aumentando sua permeabilidade e facilitando o transporte de nutrientes para o interior da célula.

(Dinorah Ereno. Disponível em: https://revistapesquisa.fapesp.br/a-forca-do-magnetismo/. Adaptado)

Em relação aos campos magnéticos, é correto afirmar:

Um fio condutor retilíneo e homogêneo, que possuí 20 cm de comprimento e 10 g de massa, está apoiado horizontalmente sobre uma mesa. Uma mola ideal e de massa desprezível, inicialmente em repouso (condição de equilíbrio), está conectada exatamente no meio deste condutor, como mostrado na figura A. No instante em que uma corrente elétrica (i) de 4 A começa a circular pelo fio, o apoio da mesa é retirado e ele fica suspenso horizontalmente por meio da mola, como mostrado na figura B. Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas da frase abaixo. Adote a intensidade da aceleração da gravidade no local igual a 10 m/s² , a constante da mola k igual a 10 N/m, a resistência elétrica do fio igual a zero e a ação da gravidade sobre o sistema.

Sabendo que o fio está inserido em um campo magnético (B) perpendicular e uniforme de 0,5 T, pode‐se concluir, corretamente, que após a corrente elétrica começar a circular pelo fio condutor, a força magnética Fm estará dirigida verticalmente para _______ e a mola sofrerá uma deformação igual a ______ cm.

Considerando as propriedades magnéticas dos materiais ferromagnéticos, analise as afirmativas abaixo e classifique V, para as sentenças verdadeiras, e F, para as falsas.

( ) As curvas de magnetização de materiais ferromagnéticos não se repetem quando aumentamos e depois diminuímos a influência de um campo magnético externo, gerando o que chamamos de histerese.

( ) Materiais ferromagnéticos, quando submetidos a um campo magnético externo, sofrem alinhamento de seus domínios magnéticos e, na ausência deste campo, retomam a configuração original integralmente.

( ) Em materiais ferromagnéticos, a memória magnética permite, em alguns casos, uma magnetização permanente sem influência externa.

A sequência correta, de cima para baixo, é:

O maior colisor de partículas em operação no mundo, conhecido como LHC (Large Hadron Collider), fica situado na fronteira entre a Suíça e a França. Um de seus quatro grandes experimentos, ALICE, usa as colisões para buscar entender o universo em seus primeiros momentos após o Big Bang. Para permitir as colisões numa trajetória circular, é aplicado um campo magnético capaz de confinar as partículas nessa curva.

Considere um próton que ingressa, perpendicularmente, em um campo magnético com intensidade de 8T, com 50% da velocidade da luz. Sendo a massa do próton 1,674 x 10^-24 g, qual é o raio da trajetória circular descrita por essa partícula, em unidades do SI?

Se as cargas entrarem na região de campo magnético com a mesma velocidade, então ambas terão trajetórias circulares e a partícula mais pesada terá trajetória cujo raio é o dobro do raio da trajetória mais leve.

Um toroide é formado por 1200 espiras de fio condutores enrolados uniformemente sobre um núcleo de raio médio igual a 2,0 cm. Uma corrente contínua de 10 A percorre as espiras. Considerando que o toroide está no vácuo (μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Tm/A), o valor aproximado do campo magnético no interior do toroide, próximo ao centro do núcleo, é:

Em um experimento, colocou-se uma amostra de uma substância radioativa dentro de uma caixa de chumbo. Em um primeiro momento, observou-se a trajetória da radiação emitida pela substância na ausência de interações externas, obtendo-se apenas trajetórias retilíneas, conforme ilustra a figura (a) a seguir:

Em seguida, introduziu-se na saída da caixa de chumbo uma câmara na qual havia um campo magnético uniforme dirigido para dentro da imagem (na perspectiva da figura a seguir). Nessa nova configuração, observa-se que diferentes partículas descrevem as trajetórias I, II e III, conforme ilustra a figura (b) a seguir:

Com base nessas informações, é correto afirmar que as trajetórias I, II e III foram traçadas, respectivamente, pelas seguintes radiações:

Se a carga Q for nula e a distribuição de cargas for estacionária, então o campo magnético para qualquer ponto fora da região esférica de raio R será nulo, pois não pode haver correntes elétricas no interior da região que contém a distribuição de cargas.

Nesse caso, é correto afirmar que se o próton se movesse paralelo às linhas do campo magnético (θ = 0°), a força magnética seria máxima, pois estaria totalmente alinhado ao campo.

A preparação e as medidas de amostras por microscopia de força atômica (AFM) requerem uma atenção especial, porque

Considere um fio longo e retilíneo percorrido por uma corrente elétrica alternada dada por i(t) = i₀.cos(ωt), em que i₀ é a corrente máxima e ω é a frequência angular da corrente. Acerca do campo magnético gerado ao redor do fio, assinale a alternativa correta.

Em um experimento de eletromagnetismo, um estudante conecta um solenoide longo a uma fonte de corrente contínua (CC) e observa a geração de um campo magnético em seu interior. O solenoide possui 500 espiras, um comprimento de 25 cm e é percorrido por uma corrente elétrica de 2,0 A. Sabendo que a permeabilidade magnética do vácuo é μ0 = 12.10⁻⁷T·m/A, determine a intensidade do campo magnético no interior do solenoide e assinale a alternativa correta.

Uma barra metálica condutora xy, de resistência elétrica desprezível e comprimento de 50 cm, move-se com velocidade constante $\overrightarrow{V}$ sobre condutores ideais fechando o circuito elétrico. Perpendicularmente ao plano dos condutores tem-se um campo magnético uniforme ($\overrightarrow{B}$)de intensidade igual a 10^-2 T. Sabendo-se que o resistor ôhmico R tem valor de 5 Ω namperímetro ideal registra uma corrente elétrica de intensidade 0,25 mA, pode-se concluir, corretamente, que a barra se desloca com uma velocidade constante de intensidade igual a ______ m/s e que a corrente que circula no circuito apresenta sentido _____.

Considerando as diferenças entre os fenômenos de difração e dispersão de ondas, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.

( ) A difração se dá pela superposição de ondas monocromáticas, ou seja, de mesma frequência e mesma velocidade de propagação, mas com vetores de onda em diferentes direções, tendo, portanto, natureza espacial.

( ) A dispersão é um fenômeno temporal, que ocorre devido à superposição de ondas de diferentes frequências e que, para acontecer, necessita que o meio tenha índice de refração variável com a frequência.

( ) Um campo eletromagnético geral, dado pela superposição de ondas de diferentes frequências e diferentes direções de propagação, estará sujeita aos dois fenômenos ocorrendo simultaneamente.

As afirmativas são, respectivamente,

Examine a figura abaixo.

Um semicírculo metálico de massa m e raio R, submetido a uma aceleração da gravidade de módulo g, encontra-se pendurado pelas suas extremidades por dois suportes, conforme mostrado na figura acima. O semicírculo está submetido a um campo magnético de módulo B que atravessa perpendicularmente o seu plano no sentido indicado na figura. Determine o valor do módulo da corrente elétrica $i$ que deve ser gerada através do semicírculo para que não haja tensão mecânica nos suportes e assinale a opção correta.