Questões de Concurso sobre Eletromagnetismo

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.

As radiações eletromagnéticas são formas de propagação de energia que se deslocam no vácuo sob a forma de ondas, sem necessidade de um meio material. Entre os exemplos a seguir, assinale a única alternativa que não representa um tipo de radiação eletromagnética:

São apresentadas as seguintes afirmações sobre algumas grandezas físicas fundamentais:

I. Potência é a taxa na qual o trabalho é realizado por uma máquina. Em máquinas rotativas pode ser calculada como o produto do torque pela velocidade angular. Sua unidade é o W.

II. Energia é a razão da potência pelo tempo e representa a quantidade de trabalho realizada em um período de tempo. Geralmente é expressa em kW/h.

III. A velocidade angular é o resultado da aplicação do torque e rotação angular. É geralmente medida em rpm.

IV. Momento de inércia é a propriedade que uma máquina rotativa possui de resistir a uma mudança de velocidade de rotação. Sua unidade é o kgm.

Está correto o que se afirma em

Em 1831, Michael Faraday descobriu que um campo magnético variável pode induzir corrente elétrica em um circuito, fenômeno conhecido como indução eletromagnética. Considere a seguinte situação experimental: um anel condutor fechado é posicionado com seu plano perpendicular a um campo magnético uniforme B. O campo magnético é então desligado completamente em um intervalo de tempo Δt.

Um professor de Física, ao analisar este fenômeno com seus alunos, deve compreender que:

I. durante o desligamento do campo, surge uma corrente induzida no anel cuja direção é determinada pela Lei de Lenz, de modo que o campo magnético gerado por esta corrente se opõe à diminuição do fluxo magnético original;

II. se o anel for cortado em um ponto (tornando-se não fechado), mas mantendo as extremidades muito próximas sem se tocarem, não haverá corrente induzida, mas ainda haverá uma diferença de potencial (f.e.m.) induzida entre as extremidades;

III. a energia dissipada no anel durante o processo de desligamento do campo independe do tempo Δt que o campo leva para ser desligado, dependendo apenas da variação total do fluxo magnético e da resistência do anel;

IV. se dois anéis idênticos forem colocados na mesma região, um feito de cobre (boa condutividade) e outro de aço (menor condutividade), ambos dissiparão a mesma quantidade de energia durante o desligamento do campo.

Está correto o que se afirma em:

As fotocélulas e fotomultiplicadores são detectores modernos que convertem sinais luminosos (fótons) em correntes elétricas mensuráveis. O princípio físico fundamental que permite a ejeção de elétrons do material do cátodo, nesses dispositivos, possibilitando a detecção de radiação, é o:

A figura a seguir mostra a estrutura magnética de uma máquina síncrona.

Assumindo que o ferro do rotor e do estator tem permeabilidade infinita, corrente de 10 A, número de espiras igual a 1000, comprimento do entreferro igual a 1 cm e área do entreferro igual a 200 cm² ,a densidade de fluxo magnético será de aproximadamente (dado: ɥ₀ = 4π x 10^-7 H/m)

Uma onda eletromagnética plana e harmônica propaga-se no vácuo (permeabilidade 𝜇₀ e permissividade 𝜖₀) na direção positiva do eixo 𝑥. O campo elétrico é dado por 𝐸⃗(𝑥,𝑡) = 𝐸_𝑚 𝑐𝑜𝑠(𝑘𝑥 − 𝜔𝑡) 𝑗̂, e o campo magnético correspondente é 𝐵⃗(𝑥,𝑡) = 𝐵_𝑚 𝑐𝑜𝑠(𝑘𝑥 − 𝜔𝑡) 𝑘̂. Considere 𝑐 = 1/√𝜇₀^𝜖₀ como a velocidade da luz e assuma que a onda se propaga em uma região isenta de fontes (cargas ou correntes). Com base no formalismo de Maxwell e na teoria do fluxo de energia radiante, analise as assertivas abaixo:

I. A exigência de que a onda satisfaça a Lei de Faraday em sua forma diferencial impõe que as amplitudes dos campos estejam vinculadas pela relação algébrica 𝐸_𝑚 = 𝑐𝐵_𝑚 e que ambos os campos oscilem rigorosamente em fase no espaço e no tempo.

II. O vetor de Poynting instantâneo, definido por (𝐸⃗ × 𝐵⃗), ponta na direção de propagação 𝑖̂ e possui magnitude dada por , representando a taxa de transferência de energia por unidade de área.

III. A intensidade da onda (𝐼), definida como a média temporal do módulo do vetor de Poynting sobre um período 𝑇 = 2𝜋/𝜔, é obtida pela integral $I=\frac{1}{T}{\int }_0^{T}S(t)dt$. O cálculo dessa integral resulta na expressão demonstrando que a energia transportada é proporcional ao quadrado da amplitude do campo elétrico.

Quais estão corretas?

O trânsito de energia térmica é o fundamento, desde o funcionamento dos sistemas naturais até os projetos de arquitetura bioclimática. Relacione a Coluna 1 à Coluna 2, associando as formas primárias de propagação de calor às situações práticas listadas.

Coluna 1

1. Condução.

2. Convecção.

3. Irradiação (ou Radiação).

Coluna 2

( ) O sistema de exaustão em fábricas ou lareiras costuma ficar próximo ao teto para permitir o escape de fumaça e fluidos gasosos naturalmente aquecidos pela operação do local.

( ) Em uma panela sob a chama, sem revestimento, se o indivíduo não se atentar e tocar a extremidade oposta da haste de metal que a suporta, sofrerá queimadura devido à agitação molecular transferida por choque direto.

( ) A sensação de calor experimentada ao se posicionar lateralmente próximo a uma lâmpada halógena de aquecimento, ainda que o ar intermediário esteja frio ou imperturbável e não exista contato físico.

( ) O regime das brisas marítimas em litorais ensolarados, decorrentes da ascensão das massas de ar quente e de menor densidade presentes sob o continente e sua substituição pelo ar fresco e mais denso que repousa sobre as águas oceânicas.

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

Considere um fio condutor retilíneo muito longo, maciço, de raio a, percorrido por uma corrente elétrica distribuída ao longo de seu eixo central. A densidade de corrente no interior do fio é paralela ao eixo e varia com a distância radial r, medida a partir desse eixo, segundo a expressão J(r) = kr², em que k é uma constante positiva. Determine, em função de a, o valor da distância radial r, com r < a, para a qual a intensidade do campo magnético é igual à metade da intensidade do campo magnético na superfície do fio e assinale a opção que apresenta o valor de r nessa situação.

O fenômeno da difração é exclusivo das ondas eletromagnéticas e não ocorre em ondas mecânicas, pois estas requerem meio material para propagação.

Um motor elétrico é constituído por um enrolamento de 200 espiras retangulares de 10 cm de comprimento por 4,0 cm de largura, totalmente imersas em uma região de um campo magnético de intensidade 1,0 × 10^–4 T, constante, inicialmente paralelas às linhas de indução do campo. Essas espiras são percorridas por uma corrente elétrica contínua de intensidade 2,0 A e giram em torno de um eixo localizado a meia distância de seus comprimentos.

O torque resultante das forças sobre as espiras quando elas se encontram na direção perpendicular às linhas do campo vale, em 10^–4 N.m,

Considere a interface entre dois meios dielétricos perfeitos, homogêneos e isotrópicos, caracterizados por propriedades eletromagnéticas distintas. Admita que não existam cargas elétricas livres nem correntes superficiais na região de fronteira. À luz das equações de Maxwell e das condições de contorno associadas, identifique quais componentes dos campos eletromagnéticos permanecem necessariamente contínuos ao atravessar essa interface.

Acerca da propagação de ondas em telecomunicações, analise as proposições a seguir:

I- As ondas empregadas em telecomunicações também chamadas de ondas de rádio são exemplos de ondas eletromagnéticas.

II- As ondas empregadas em telecomunicações são exemplos de ondas eletromagnéticas, pois necessitam de um meio material para se propagar.

III- As ondas empregadas em telecomunicações são exemplos de ondas eletromagnéticas, igualmente à micro-ondas, à radiação infravermelho e aos raios x.

É CORRETO o que se afirma apenas em:

Uma partícula de massa m e carga elétrica positiva q é lançada com velocidade de módulo v em uma região onde existe um campo magnético uniforme de intensidade B. A velocidade da partícula faz um ângulo θ com as linhas de indução do campo magnético. Sabe-se que a trajetória resultante é uma hélice cilíndrica.

Considerando que a partícula completa uma volta inteira em torno do eixo da hélice, determine a distância percorrida pela partícula ao longo do eixo do campo magnético (o passo da hélice) durante esse intervalo de tempo e assinale a alternativa correta.

No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas propagam-se na velocidade da luz, independentemente de seu comprimento de onda.

Em uma atividade experimental de Engenharia no Laboratório de Física, os alunos analisam o funcionamento de um protótipo simplificado de motor de corrente contínua. O dispositivo consiste em uma espira retangular rígida, de dimensões 10,0 cm x 20,0 cm, percorrida por uma corrente elétrica contínua de intensidade I = 1,00 A. A espira está imersa em uma região de campo magnético uniforme $\overrightarrow{B}$, conforme mostra a Figura a seguir.

O motor é posto a girar com velocidade angular constante em torno de um eixo que passa pelo centro da espira e é perpendicular às linhas do campo magnético. Durante o funcionamento, um sensor de torque localizado no próprio eixo de rotação registra a intensidade do torque do binário de forças magnéticas. O gráfico a seguir representa a intensidade desse torque exercido sobre a espira em função do tempo (t).

Com base nos dados fornecidos e na análise do gráfico, o valor da intensidade do campo magnético $\overrightarrow{B}$ é, em T,

Dois condutores metálicos idênticos – comprimento L, área de secção transversal A e resistividade ρ – são dispostos paralelamente a uma distância d e ligados à mesma fonte de tensão U, como mostra a figura. A constante de permeabilidade magnética é μ.

(Arquivo pessoal; imagem usada com autorização)

A respeito do arranjo experimental formado, é correto afirmar que a força eletromagnética entre os condutores será: