Questões de Concurso sobre Eletromagnetismo

Existem quatro forças fundamentais na física: a força da gravidade, a força nuclear forte, a força nuclear fraca e, por fim, a força eletromagnética. A última é responsável pela luz, eletricidade, magnetismo e pelas ligações químicas. Dentre essas forças, a gravidade não possui uma partícula mediadora conhecida, a força nuclear forte é mediada pelo glúon, a força nuclear fraca é mediada pelos bósons W e Z, e por fim, o eletromagnetismo é mediado pelo

No cotidiano, estamos expostos a diferentes tipos de radiação, como a luz visível, as ondas de rádio, as micro-ondas e outras formas usadas em comunicações e tecnologias. Embora apresentem propriedades aparentemente distintas, todas pertencem a um mesmo conjunto denominado radiação eletromagnética. Diante disso, assinale a alternativa que explica corretamente por que os físicos passaram a tratar essas radiações como manifestações de um único tipo de fenômeno físico.

No experimento de Rutherford, partículas alfa de carga 2e e energia cinética inicial T colidem frontalmente com um núcleo de ouro de carga Ze, em repouso e muito mais pesado que a partícula alfa. A distância de mínima aproximação d, que define o limite superior para o raio do núcleo nesse modelo clássico, é dada pela expressão:

Suponha que determinado sensor imageador opere com comprimento de onda de 3 cm. Considerando que a velocidade de propagação da radiação eletromagnética seja de 3 × 10⁸ m/s e que a frequência seja inversamente proporcional ao comprimento de onda e diretamente proporcional à velocidade de propagação, assinale a opção que apresenta corretamente a frequência de operação desse sensor.

Na ausência de correntes, cargas elétricas e campos estáticos, considere que as equações de Maxwell para o espaço livre, distante da fonte, forneceram como solução particular uma onda eletromagnética plana se propagando com a velocidade da luz no sentido positivo do eixo x. Tal solução é descrita pelos vetores campos elétrico e magnético dados pelas funções

$$\begin{gathered} \overrightarrow{E}(x,t)=(E_x(x,t),E_y(x,t),E_z(x,t))\text{e} \\ \overrightarrow{B}(x,t)=(B_x(x,t),B_y(x,t),B_z(x,t)) \end{gathered}$$

, respectivamente. Porém, dependendo da polarização, algumas componentes desses vetores são sempre nulas para quaisquer valores de xet. Sendo assim, ao longo da frente de onda, um conjunto possível das únicas componentes desses vetores assumindo valores não nulos é o conjunto:

As máquinas síncronas, frequentemente utilizadas como geradores em usinas de grande porte, possuem um campo magnético girante no rotor que se move à velocidade síncrona. O ângulo de carga (δ) é um parâmetro crucial para a operação e estabilidade dessas máquinas. O que representa o ângulo de carga, em um gerador síncrono conectado a uma barra infinita?

Considere o circuito a seguir:

Sabendo que o oscilador do circuito opera em 80 MHz e dado que $C_1=5\text{pF},C_2=20\text{pF},C_3=33\text{pF},L=0,1\mu \text{H e}{Q}_1:C_{gs}=2,5\text{pF}\pm 20\%$, a capacitância de C_adj para o C_gs no valor nominal é de aproximadamente

Cada um dos seis condutores retilíneos mostrados na figura a seguir transporta uma corrente de 4 A, para dentro ou para fora do plano da página.

Considerando essas informações e sabendo que esses fios, além de retilíneos, são longos e atravessados por uma corrente constante, assinale a opção em que é corretamente apresentado o valor da integral de linha $\oint \overrightarrow{B\cdot }d\overrightarrow{s}$ para a trajetória indicada sobre a linha de Ampère, sendo ${\mu }_0$ a constante de permeabilidade magnética.

Em 1820, Hans Christian Ørsted demonstrou acidentalmente que uma corrente elétrica produz campo magnético ao observar que uma bússola era defletida quando colocada próxima a um fio condutor percorrido por corrente. Agora, observe a situação a seguir.

Um professor recria este experimento histórico em sala de aula usando uma bússola e um fio retilíneo longo percorrido por corrente contínua. Ao posicionar a bússola em diferentes pontos ao redor do fio, observa-se que:

I. a agulha da bússola sempre se orienta tangencialmente a círculos concêntricos centrados no fio, indicando que as linhas de campo magnético gerado pela corrente são circulares;

II. invertendo o sentido da corrente elétrica no fio, a agulha da bússola inverte sua orientação em 180°;

III. dobrando a distância da bússola ao fio, a deflexão da agulha diminui, sugerindo que a intensidade do campo magnético decresce com a distância;

IV. em pontos equidistantes do fio, se a corrente for duplicada, o ângulo de deflexão da agulha aproximadamente dobra (para pequenas deflexões), indicando proporcionalidade entre corrente e campo magnético.

Considerando os princípios físicos envolvidos e as limitações experimentais de medidas com bússola, está correto o que se afirma em:

Em um laboratório de eletromagnetismo, deseja -se construir um eletroímã , utilizando -se de um solen oide longo e cilíndrico, com núcleo de ar, destinado a experimentos de indução magnética. Devido à geometria do aparato experimental, o solenoide deve possuir um comprimento de $0,250m$ e diâmetro de $4,0cm$. Quando percorrido por uma corrente elétrica contínua de intensidade , o campo magnético medido em seu interior, na região central, deve atingir , aproximadamente , $12,6mT.$

Admitindo que o solenoide seja ideal e desprezando efeitos de borda, assinale a alternativa que indica corretamente o comprimento total do fio necessário à confecção das espiras deste solenoide.]

Adote ${\mu }_0=4\pi \times 10^{-7}\text{T.m/A}$

A respeito da Lei de Ampère e do campo magnético gerado por correntes elétricas, analise as afirmações a seguir:

I. A Lei de Ampère estabelece que o campo magnético ao longo de uma trajetória fechada é proporcional à integral da força magnética sobre uma carga de prova distribuída ao longo da curva.

II. A Lei de Ampère sem a correção de Maxwell só é válida para correntes estacionárias, deixando de ser aplicável para qualquer situação envolvendo correntes alternadas ou variáveis no tempo.

III. A forma integral da Lei de Ampère, sem o termo de Maxwell, implica que o campo magnético dentro de um solenoide ideal transportando uma corrente estacionária é nulo, uma vez que a corrente está distribuída em espiras e não atravessa a superfície delimitada pela curva de integração.

IV. Mesmo se a divergência e o rotacional do campo magnético forem nulos em certa região do espaço, não necessariamente o campo é nulo naquela mesma região.

V. A aplicação da Lei de Ampère ao fio retilíneo infinito resulta em um campo magnético constante em todas as direções ao redor do fio, independentemente da distância.

Considere um capacitor de placas circulares paralelas de raio R, cuja separação entre as placas é pequena e cujas dimensões laterais são muito maiores que essa separação. Nessas condições, o módulo do campo elétrico E pode ser considerado E = σ/ε0 onde σ é carga por unidade de área. O capacitor está sendo carregado por uma corrente constante. Usando a forma generalizada da lei de Ampère-Mawwell

a expressão do módulo do campo magnético B(r) em um ponto situado a uma distância r do eixo central do capacitor, com r

Um dipolo elétrico rígido, de momento dipolar $\overrightarrow{p}$ e momento de inércia I em relação a um eixo que passa pelo seu centro de massa e é perpendicular ao plano de rotação, encontra-se imerso em um campo elétrico uniforme $\overrightarrow{E}$, no vácuo. O dipolo é inicialmente deslocado por um pequeno ângulo em relação à direção do campo е abandonado a partir do repouso, passando a executar pequenas oscilações angulares em torno dessa posição. Admitindo que as amplitudes de oscilação sejam suficientemente pequenas para que se possa utilizar aproximações de primeira ordem, qual é a expressão que fornece a frequência de oscilação do dipolo?

Historicamente, o magnetismo e a eletricidade eram tratados como fenômenos independentes. No século XIX, cientistas como Hans Christian Oersted e Michael Faraday revelaram a conexão entre eles, dando origem ao eletromagnetismo. Esse avanço permitiu o desenvolvimento de motores, geradores e tecnologias de comunicação que definem a sociedade moderna. Com base nos princípios fundamentais que regem esses fenômenos, assinale a alternativa INCORRETA.

Um transistor NMOS tipo enriquecimento com V_t = 0,7 V, conduz uma corrente i_D igual a 100 µA, quando V_GS = V_DS = 1,2 V.

A corrente i_D quando V_GS = 1,5 V e V_DS = 3 V será de

O tipo de radiação eletromagnética com maior comprimento de onda é:

Um fio retilíneo infinito conduz uma corrente constante I. Uma espira retangular de lados L e W está no mesmo plano que o fio. Os lados de comprimento L são paralelos ao fio, e o lado mais próximo está a uma distância L dele. O fluxo magnético (em módulo) através da espira é:

Considere um fio condutor cilíndrico longo e reto, de raio $a$ e comprimento $L$, feito de um material com condutividade elétrica finita $\sigma$. Uma corrente elétrica constante $I$ flui uniformemente através da seção transversal do fio. Analisando o sistema sob a ótica das Equações de Maxwell e do Vetor de Poynting $(S=\frac{1}{{\mu }_0}E\times B)$ na superfície curva do fio, qual é a direção e o significado físico do fluxo de energia eletromagnética?

Em um laboratório, um técnico utiliza um solenoide longo para gerar um campo magnético uniforme em seu interior. O solenoide possui 400 espiras, comprimento de 20 cm e é percorrido por uma corrente elétrica contínua de 3,0 A. Considere a permeabilidade magnética do vácuo igual a ${\mu }_0=4\pi x10^{-7}T.m/A.$

Determine a intensidade do campo magnético no interior do solenoide e assinale a alternativa correta.

Toda radiação térmica, por constituir-se de ondas eletromagnéticas, caracteriza-se por uma natureza estritamente transversal, na qual as oscilações dos campos elétrico e magnético ocorrem paralelamente à direção de propagação.