Questões de Concurso sobre Campo e Força Magnética

Examine a figura abaixo.

A figura acima ilustra o princípio de funcionamento de um espectrômetro de massa, um instrumento utilizado para medir a massa dos íons ou para separar íons de massas diferentes. No esquema da figura, os íons são acelerados pela diferença de potencial V entre os pontos S e A e, em seguida, entram em uma região com um campo magnético uniforme B, perpendicular ao plano da folha, que cobre um setor de 60º, com centro em O, e, na sequência, são defletidos em direção a um detector em C. Sabendo que D é a distância entre os pontos À e C, que tem O como ponto médio, calcule a razão entre a carga q e a massa m (q/m) dos íons e assinale a opção correta.

O desenho a seguir representa um retângulo formado por duas hastes paralelas, condutoras, sendo uma ideal e a outra com resistência R constante e, ainda, dois fios condutores, paralelos e ideais. Os fios, de comprimento L, deslocam-se com as extremidades sobre as hastes com velocidades constantes, paralelas às hastes e respectivamente iguais a $\overrightarrow{V_1}$ e $\overrightarrow{V_2}$ . Na região do retângulo há um campo magnético uniforme B, perpendicular ao plano da folha desta prova e saindo dela.

Podemos afirmar que, no instante em que o desenho é representado, a intensidade da corrente elétrica circulando no retângulo é de:

Examine a figura abaixo:

Uma barra condutora, de comprimento a = 1,0 m e resistência elétrica 10 Ω, está presa por dois pontos de solda, R e S, a uma haste metálica em forma de U de resistência elétrica desprezível que se encontra fixa sobre uma mesa, numa região de campo magnético B, conforme indica a figura acima. Ao disparo de um cronômetro, o módulo do campo magnético começa a variar no tempo segundo a equação B = 3,0 + 4,0t, onde o campo magnético é medido em tesla e o tempo, em segundos. Sabe-se que os pontos de solda romperão, se uma força igual ou superior a 40 N for aplicada a cada um deles. Assim, qual é o instante, em segundos, em que os pontos de solda R e S romperão?

Em 1831, Michael Faraday demonstrou que ao aproximar um imã de um circuito elétrico, uma corrente elétrica induzida surgia quando o imã estava em movimento ou se um imã estivesse fixo e o circuito em movimento. A força eletromotriz necessária para produzir essa corrente foi denominada de fem induzida. Se uma espira circular de raio r é colocada na região de um campo magnético uniforme, que está orientado paralelamente ao vetor normal do plano da espira, cujo módulo cresce a uma taxa constante igual a B₀, a fem que será induzida na espira é:

Um técnico de laboratório no IFTO de Palmas é solicitado pelo professor de Física para montar um experimento simples a respeito de algumas propriedades do eletromagnetismo. É sugerido que o mesmo monte um enrolamento de fios para que seja possível construir um protótipo de autofalante. Inicialmente, o técnico produz o enrolamento sem a presença de um núcleo e com apenas uma espira circular de raio 24 cm, na qual percorre uma corrente elétrica de intensidade 9 A. Sabendo que a permeabilidade magnética do vácuo é dada por μ0 = 4π.10-⁷ T.m/A, a intensidade do vetor indução magnética no centro da espira é:

Nas imagens abaixo temos a representação lateral e frontal de um tubo de raios catódicos. Na visão lateral (imagem de cima) o feixe de elétrons (tracejado) parte da esquerda e incide sobre a tela de fósforo à direita (e emite luz visível).

Quando não há aproximação do imã ou de um campo magnético suficientemente intenso o feixe atinge o centro da tela.

Com o intuito de desviar o feixe, foi realizada uma sequência de aproximação dos pólos norte (N) ou sul (S) de um ímã na região do tubo próximo de onde ele se alarga (linha pontilhada no diagrama). Os cortes transversais A, B, C e D, tanto da tela quanto da região pontilhada coincidem. A sequência de experimentos é indicada na tabela: primeiro foi aproximado o pólo norte do ímã pelo lado A, depois o mesmo pólo pelo lado B, em seguida o pólo sul pelo lado C e por último o pólo norte pelo lado D.

Assinale a alternativa que preencha corretamente a última linha da tabela com a indicação da posição do ponto luminoso produzido na tela, utilizando a mesma referência dos pontos A, B, C e D, em cada situação da sequência (1, 2, 3 e 4) em que é observado.

Uma espira retangular, de resistência R, indutância desprezível e largura L é puxada com velocidade $\overrightarrow{v}$ constante para fora de uma região, de largura b, que apresenta um campo magnético $\overrightarrow{B}$ uniforme orientado para dentro da página, como mostra a figura:

O sentido da corrente elétrica induzida e a taxa com a qual o trabalho realizado é transformado adiabaticamente em energia interna no filamento da espira são:

Em meados do século 19, Heinrich Friedrich Emil Lenz (1804-1865) mostrou que o sentido da corrente induzida por um campo magnético se opõe à variação do fluxo magnético que a produziu. Essa constatação é conhecida como a lei de Lenz. Essa lei é consequência do princípio

Os toroides são dispositivos fundamentais em indutores utilizados em filtros e transformadores de alta potência. Esses componentes consistem em bobinas dispostas em forma de círculo fechado, ou seja, em um formato cilíndrico, e são amplamente empregados para armazenar e controlar o fluxo de energia na forma de campo magnético em sistemas elétricos. Imagine um toroide circular com 1.500 voltas, um raio interno de 𝑎 = 5 𝑐𝑚 e um raio externo de 𝑏 = 9 𝑐𝑚. Uma corrente elétrica de 140 𝑚𝐴 percorre esse toroide. Qual é a intensidade do campo magnético no ponto em que 𝑟 = 7 𝑐𝑚? Utilize 𝜇₀ = 4𝜋 × 10⁻⁷ 𝑇𝑚/𝐴.

Todo material paramagnético submetido a um campo magnético externo apresenta um momento dipolar magnético orientado no mesmo sentido que o campo magnético externo. Entretanto, se o campo magnético externo for não uniforme, o material paramagnético será atraído da região onde o campo magnético for mais intenso para a região onde o campo magnético for menos intenso.

As equações de Maxwell são fundamentais para descrever e compreender o comportamento dos campos eletromagnéticos. Cada uma das quatro equações desempenha um papel importante na teoria eletromagnética. No entanto, apenas uma dessas equações foi formulada primeiramente por James Clerk Maxwell. Qual é o significado da equação formulada primeiramente por Maxwell?

Num experimento, uma partícula q, carregada positivamente, com massa m e velocidade constante v penetra perpendicularmente em um campo magnético uniforme de intensidade B e passa a descrever um movimento circular uniforme de período T. Outra partícula carregada positivamente e com uma razão entre carga elétrica e massa três vezes maior do que a razão q/m da primeira partícula penetra perpendicularmente o mesmo campo magnético e realiza um movimento circular uniforme com um período igual a T’. Dentre as alternativas a seguir, assinale aquela que apresenta a correta relação entre os períodos T e T’.

Uma sonda composta por um conjunto de m espiras de raio r é colocada no interior de um solenoide de n espiras circulares e comprimento L. O solenoide é conectado a um circuito C composto por uma fonte de tensão variável U e um resistor de resistência elétrica R. A tensão da fonte cresce linearmente com o tempo t, conforme a relação:

$U=\left(\frac{U_0}{t_0}\right)t,\left(\frac{U_0}{t_0}\right)>0.$

A sonda é conectada a um voltímetro e orientada de modo que o eixo axial de suas espiras seja paralelo ao campo magnético. Considere que R é muito maior do que a resistência/impedância proporcionada pelo solenoide e que a permeabilidade magnética do interior do solenoide é μ₀.

A magnitude da tensão medida pelo voltímetro é:

Há pouco mais de um século e meio atrás, James C. Maxwell mostrou que era possível descrever todos os fenômenos eletromagnéticos a partir de um conjunto de apenas quatro equações. Das equações hoje conhecidas por Equações de Maxwell, apenas uma foi formulada primeiramente por ele. Relacione a Coluna 1 à Coluna 2, associando as quatro equações de Maxwell e suas interpretações referentes às suas aplicações.

Coluna 1

1. ∮ $\overrightarrow{E}$ ⋅ 𝑑 $\overrightarrow{s}$ = $-\frac{d{\Phi }_B}{dt}$

2. ∮ $\overrightarrow{B}$ ⋅ 𝑑 $\overrightarrow{s}$ = 𝜇₀ (𝑖𝑙𝑖𝑞 + 𝜀0 $-\frac{d{\Phi }_E}{dt}$)

3. ∮ $\overrightarrow{E}$ ⋅ 𝑑 $\overrightarrow{A}$ $=\frac{q_{env}}{{\epsilon }_0}$

4. ∮ $\overrightarrow{B}$ ⋅ 𝑑 $\overrightarrow{A}$ = 0

Coluna 2

( ) Cargas elétricas são geradoras de campo elétrico. Se a carga for puntiforme, o campo elétrico produzido por ela será dado pela Lei de Coulomb.

( ) Não existem monopólos magnéticos.

( ) Um campo magnético pode ser produzido tanto por uma corrente elétrica como por um campo elétrico variável.

( ) Um campo magnético variável produz um campo elétrico.

A ordem correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é:

Um elétron que se move horizontalmente para a direita com velocidade constante, em módulo, entra em uma região onde existe um campo magnético uniforme, perpendicular, orientado para dentro da folha, conforme a figura.

Marque a alternativa que melhor representa a trajetória do elétron enquanto estiver dentro do campo magnético.

Com a finalidade de obter experimentalmente a componente horizontal do campo magnético da Terra, usou-se uma bússola situada no centro do arranjo de uma bobina de Helmholtz com o eixo orientado na direção Norte-Sul. Ao ligar-se a bobina de Helmholtz, a agulha da bússola sofre uma deflexão θ apontando na direção B_R, como mostrado na figura a seguir.

Considerando-se B o campo da bobina de Helmholtz e B_Th o campo magnético horizontal da Terra, a expressão que calcula corretamente o campo horizontal do planeta é

A imagem abaixo é de um estudo do tratamento de câncer por nanopartículas magnéticas em que o campo magnético de imãs de neodímio são aplicados nas cobaias para concentrá-las na região dos tumores.

Fonte: Kuboyabu, et al Open Journal of Medical Imaging V 6, p. 33 (2016)

Considerando, a partir da leitura desses dados, uma estimativa adequada para o valor do campo magnético (T), com um algarismo significativo, à uma distância de 10mm da superfície do ímã. Assinale a alternativa que apresenta uma estimativa adequada da corrente elétrica que seria necessária para produzir em um fio longo a essa mesma distância um campo desta mesma intensidade. Aproxime a constante magnética do ar pelo valor do vácuo: 4𝛑10^-7 H/m.

Considere um cilindro condutor maciço, cujo raio é 𝑅 = 5 𝑚𝑚. Uma corrente elétrica percorre esse cilindro ao longo de seu comprimento, com densidade de corrente cujo módulo é dado por 𝐽 = $\frac{2\times 10^2}{r}$, onde 𝑟 é a distância radial a partir do centro do cilindro. Utilize a constante de permeabilidade magnética do meio como sendo 𝜇 = 4𝜋×10⁻⁴ 𝑇 ∙ 𝑚/𝐴 para realizar o cálculo. Qual é o módulo do campo magnético gerado pelo cilindro a uma distância 𝑟 = 3 𝑚𝑚?

Em um laboratório de Física de partículas subatômicas, um cientista experimenta detectar os rastros deixados por duas partículas A e B, aceleradas no interior de uma câmara em que a intensidade do campo magnético é constante, mas sua direção pode ser alterada. As partículas têm cargas opostas de mesmo valor, sendo Q_A > 0 e Q_B < 0, a mesma massa e se deslocam no sentido indicado na figura.

Nessas condições, é correto afirmar que a orientação do campo magnético

Para uma aula experimental sobre magnetismo, foram criadas cinco montagens com dois solenoides (I, II, III, IV e V), representadas abaixo.

Considerando o exposto acima, assinale a alternativa com as montagens em que a força magnética entre os solenoides é de atração.