Questões de Concurso sobre Eletromagnetismo

Um professor, querendo relacionar os conhecimentos de eletromagnetismo e mecânica, elaborou um experimento em seu laboratório. Para isso, utilizou uma haste retilínea condutora ideal, com massa, de seção reta constante e homogênea, apoiada em uma cunha no ponto O. A extremidade de uma mola ideal foi presa ao ponto H da haste, e a outra foi ligada ao eixo de um cilindro de massa homogênea com base de área a, parcialmente imerso em um recipiente com água. A haste foi posicionada em contato elétrico com os pontos P e Q e uma corrente elétrica i percorreu a haste de P para Q. O sistema descrito ficou em equilíbrio estático, com a haste na horizontal, conforme o desenho abaixo. Em seguida, a mola ideal foi substituída por outra ideal, todo o sistema foi submetido a um campo magnético uniforme de intensidade B, perpendicular ao plano desta folha de prova e saindo dela, adquirindo, então, uma nova configuração de equilíbrio estático com a haste na mesma posição horizontal. A diferença (ΔX) entre as alturas da parte emersa (X) do cilindro depois da ação do campo magnético e antes da ação do campo é:

Dados: Não há forças atuando entre a haste condutora e os contatos P e Q. O campo magnético age apenas na haste condutora. Nas duas situações, as molas estão distendidas. Considere a densidade da água igual a 𝜌, o módulo da aceleração da gravidade igual a g, OQ = 8d, PO = 2d e OH = 1,6d.

Sobre radiação é correto afirmar que:

Em um experimento para investigar o fenômeno da indução eletromagnética, um pequeno ímã de neodímio move-se com velocidade constante $\overrightarrow{v}$ = 𝑣𝑧̂(sendo 𝑣 > 0) ao longo do eixo central de uma bobina condutora circular de raio 𝑎. A distância entre o ímã e o plano da bobina é dada por 𝑧, sendo 𝑧 = 0 a posição do ímã no centro da bobina. As medidas da tensão induzida na espira são obtidas através de uma interface conectada a sensores de movimento que registram a posição do ímã em função do tempo. A partir desses registros, pode-se determinar a dependência da força eletromotriz induzida 𝑉, em função da distância 𝑧, bem como sua relação com o fluxo magnético Φ através da espira. Qual dos gráficos abaixo representa corretamente o comportamento de Φ(𝑧) e 𝑉(𝑧), escalonados em relação aos seus valores máximos, em função de 𝑧/𝑎?

Em 1897, J. J. Thomson realizou um experimento através do qual conseguiu obter a razão carga/massa (q/m) das partículas constituintes dos, até então, misteriosos raios catódicos. Essas partículas, mais tarde, receberiam o nome de elétrons. O esquema de um aparato experimental para a determinação da razão q/m é ilustrado a seguir:

Nele, uma partícula carregada é acelerada por uma diferença de potencial U e, após isso, penetra em uma região onde existe um campo magnético uniforme de módulo B. A partícula então deflete, descrevendo uma trajetória circular de raio R. Com base nesses dados, é correto afirmar que a razão q/m é

Sobre os processos de eletrização, analise as assertivas e assinale a alternativa que aponta a(s) correta(s).

I. Na eletrização por atrito, quando dois objetos de materiais diferentes são atritados entre si, elétrons podem ser transferidos de um objeto para o outro, resultando em uma carga líquida desigual em cada um deles.

II. A eletrização por contato ocorre quando dois objetos condutores com cargas diferentes entram em contato físico. Os elétrons fluem entre os objetos até que as cargas se equilibrem, resultando em uma distribuição igual de cargas entre eles.

III. A eletrização por indução envolve a aproximação de um objeto eletrizado a um condutor neutro. Sem que haja contato direto, as cargas no objeto eletrizado influenciam as cargas no condutor, causando uma separação de cargas e a criação de uma carga líquida no condutor.

A ilustração mostra uma representação do espectro de ondas eletromagnéticas, desde ondas de rádio até raios gama, tendo abaixo uma escala relativamente ao comprimento de onda.

Disponível em https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-espectro-eletromagnetico.htm. Acesso em 06/05/2025.

Sabendo que a relação entre frequência f e comprimento de onda 𝜆 é 𝑣 = 𝜆. 𝑓 , em que v é a velocidade, f a frequência e λ o comprimento de onda, avalie as seguintes asserções e a relação proposta entre elas.

I. A relação entre frequência e comprimento de onda é inversa, de modo que o aumento da frequência implica na diminuição do comprimento de onda.

PORQUE

II. A velocidade de propagação da onda é constante para todas as radiações, desde que o meio seja o mesmo para todas.

Assinale a alternativa que apresenta a avaliação correta das asserções.

A figura a seguir ilustra um dispositivo D($\lambda$,A), que emite radiação eletromagnética monocromática de comprimento de onda $\lambda$ e intensidade A e que chega a um anteparo opaco S₁ com duas fendas. A radiação é detectada por um dispositivo de medição M fixado em um segundo anteparo S₂. Esse dispositivo M, ao ser submetido à radiação, gera uma resposta de corrente I em função da diferença de potencial V aplicada nos seus terminais. A figura também apresenta 4 gráficos I x V, todos na mesma escala, obtidos a partir de medições com diferentes valores de $\lambda$ e A. É falsa a afirmação de que é possível passar da situação

Após uma visita com estudantes ao Sirius, uma professora propõe uma atividade didática inspirada no funcionamento do acelerador, na qual discutem o movimento dos elétrons em seu interior. Os estudantes calculam o raio da trajetória dos elétrons com base na equação r = mv/qB, em que r é o raio da trajetória, m é a massa do elétron, v é módulo de sua velocidade, q é sua carga e B é a intensidade do campo magnético ao qual está submetido. O valor obtido por eles, contudo, é significativamente menor do que o raio real da trajetória dos elétrons no acelerador.

Com base nesse texto, a diferença entre o raio real e o raio calculado ocorre porque

Você é professor de Física do Instituto Federal e leciona eletromagnetismo para alunos do curso de técnico em telecomunicações. Durante uma aula prática, você demonstra o conceito de polarização de ondas eletromagnéticas por meio de um experimento com polarizadores. Um dos alunos, que trabalha como estagiário em uma empresa de comunicação óptica, relata um problema prático: um sistema de transmissão de dados por fibra óptica está sofrendo interferências causadas pela luz ambiente não polarizada que entra no receptor óptico. Para simular o problema, você configura um experimento em que uma onda eletromagnética plana, monocromática, com intensidade inicial I₀ e amplitude de campo elétrico E₀, propaga-se no vácuo na direção positiva do eixo z. A onda, inicialmente não polarizada, atravessa dois polarizadores. O primeiro polarizador tem seu eixo de polarização alinhado com o eixo x, e o segundo forma um ângulo de 60 graus com o primeiro.

O aluno questiona: "Como essa configuração de polarizadores pode, de fato, ajudar a reduzir as interferências no sistema óptico da empresa?"

Com base nesse experimento e na Lei de Malus, analise como o princípio da polarização pode ser empregado para responder à dúvida do aluno. Em seguida, calcule a intensidade da onda após a passagem pelos dois polarizadores e assinale a alternativa que relaciona corretamente o resultado numérico obtido à explicação física do fenômeno.

O fluxo do campo elétrico para qualquer superfície gaussiana fechada que contenha a região esférica de raio R será constante e proporcional à carga Q, mesmo que a densidade de cargas não seja estacionária.

Uma das contribuições cruciais de Maxwell foi a introdução do conceito de corrente de deslocamento, que desempenha um papel fundamental na unificação do eletromagnetismo. Considerando um capacitor de placas paralelas em processo de carregamento, a corrente de deslocamento é

A tecnologia de carregamento sem fio em smartphones modernos é baseada na indução eletromagnética, princípio regido pela Lei de Faraday. Suponha que uma base de carregamento sem fio gera um campo magnético que varia com o tempo, o qual atravessa uma espira condutora localizada na parte traseira do smartphone. Essa espira está conectada a um circuito que converte a corrente induzida em energia elétrica para carregar a bateria. Com base na Lei de Faraday e no funcionamento descrito, assinala a alternativa correta.

Segundo a Lei de Faraday, é possível induzir corrente elétrica em uma espira metálica simplesmente mantendo‑a parada dentro de um campo magnético uniforme e constante, sem qualquer variação.

O trabalho de James Clerk Maxwell no século XIX representa uma das maiores sínteses da história da física, unificando os fenômenos da eletricidade, do magnetismo e da ótica em um único arcabouço teórico, expresso por um conjunto de quatro equações. Sobre as equações de Maxwell e suas implicações, analise as afirmativas a seguir.

I.Uma das conclusões mais notáveis do trabalho de Maxwell foi a previsão teórica da existência de ondas eletromagnéticas que se propagariam no vácuo com uma velocidade calculada a partir de constantes elétricas e magnéticas, cujo valor coincidia com a velocidade da luz medida experimentalmente.

II.A Lei de Gauss para o magnetismo implica matematicamente a existência de monopolos magnéticos isolados (cargas magnéticas norte ou sul), que são as fontes primárias do campo magnético.

III.A modificação crucial de Maxwell na Lei de Ampère foi a introdução do termo conhecido como "corrente de deslocamento", que postula que um campo elétrico variando no tempo é também uma fonte de campo magnético, mesmo na ausência de cargas elétricas em movimento.

Está correto o que se afirma em:

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.

Em um circo, 100 lâmpadas de 60W ficam ligadas por oito horas por dia, todos os dias. Visando economizar, Sr. Valdir dono do circo resolve substituir essas lâmpadas por lâmpadas de led de 9W. Sabendo que 1kWh custa R$0,80, calcule a economia aproximada na conta de energia após um período de 30 dias.

Dentro dos fundamentos teóricos da física, de acordo com as Leis de Kirchhoff, é correto afirmar apenas:

Examine a figura abaixo:

Suponha um sistema isolado de três partículas de mesma massa, m = 9,0.10^-17kg, carregadas positivamente e fixadas nos vértices de um triângulo equilátero de lado a = 2,0 m, conforme indica a figura acima. As partículas possuem as seguintes cargas: q1 = q2 = 4,0.10^-8 C e q3 = 3,0. 10^-8 C. Considere o sistema no vácuo e as interações gravitacionais desprezíveis. Suponha, agora, que a partícula q3 seja liberada, enquanto q1 e q2 permanecem fixas nas mesmas posições. Qual é a velocidade da partícula q3, em m/s, quando esta estiver a 5,0 m de distância da partícula q1?

Dado: k_o = 9.10⁹ Nm²/C².

Acerca das grandezas elétricas, assinale a opção correta.