Questões de Concurso sobre Magnetismo

Um experimento utiliza um trilho de ar para estudar o movimento de um carro de massa M conectado por um fio ideal, que passa por uma polia também ideal, a um conjunto composto por uma massa aferida e um suporte com uma massa total m. Dois sensores são colocados no caminho percorrido pelo carro na horizontal, enquanto o conjunto massa + suporte desce na vertical por uma distância h até tocar a bancada do laboratório. O conjunto encontra-se em repouso pela ação de um eletroímã e, ao ser iniciado o experimento, o carro percorre uma distância d até passar pelo primeiro sensor que inicia a medida do intervalo de tempo até o sensor 2 obtendo um valor T. Considerando-se que o atrito é desprezível e g a aceleração gravitacional, a distância que separa os dois sensores deve ser de:

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:

A maioria dos equipamentos e dispositivos elétricos que tornam nosso cotidiano mais prático e fácil funcionam graças aos desenvolvimentos obtidos em eletricidade e magnetismo. Entre eles, podemos citar: transformadores, aparelhos celulares, motores elétricos, forno de micro-ondas, entre outros. Embora alguns aspectos dos fenômenos elétricos e magnéticos fossem conhecidos desde o século VIII a.C., apenas no século XIX com as notáveis contribuições de James Clerk Maxwell, Michael Faraday, Andre Marie Ampère e Nikola Tesla o eletromagnetismo é estabelecido como ciência. Considerando alguns dos aspectos elétricos e magnéticos da matéria, atente para as seguintes afirmações:

I. É possível encontrar na natureza, de forma isolada, monopolos magnéticos, ou seja, polos magnéticos separados e em total analogia com o seu correspondente elétrico.

II. Eletricidade e Magnetismo são duas ciências distintas, desenvolvidas de forma independente, com suas características próprias sem correlação nenhuma entre si.

III. Uma maneira de estudar o comportamento dos campos elétricos e magnéticos em laboratório didático de ciências se dá através da visualização de suas linhas de campo.

IV. Nos processos de eletrização, prótons e elétrons são transferidos de um corpo para outro.

Está correto o que se afirma somente em

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?

Realiza-se com três barras de aço AB, CD EF, aparentemente idênticas, um experimento com o intuito de verificar as possíveis características magnéticas dessas barras. Ao aproximar da barra CD, o extremo A da barra AB, verifica-se que esta é capaz de atrair os extremos C e D da barra CD. Além disso, o extremo B da barra AB também é capaz de atrair os extremos C e D da barra CD. Em seguida, verifica-se que o extremo A da barra AB atrai o extremo E, mas repele o extremo F da barra EF. Diante do exposto, é correto afirmar que

Duas bobinas, A e B, são feitas com fios de material condutor e estão representadas na figura a seguir. O circuito em que está a bobina A está em curto, enquanto a bobina B não está em um circuito fechado. Cada bobina é exposta a uma grande variação de fluxo magnético devido a um ímã (onde N significa polo norte e S polo sul) que foi abandonado ao iniciar um movimento pendular próximo o suficiente da parte superior da bobina. Os dois ímãs são idênticos e uma montagem não interfere na outra.

É correto afirmar que _____ corrente induzida na bobina ____ que _______ o módulo da velocidade tangencial do ímã.

Assinale a alternativa que completa corretamente e respectivamente a frase anterior.

A transferência de potência ativa ocorre do enrolamento primário para o enrolamento secundário, bem como do enrolamento secundário para o enrolamento primário.

A tensão elétrica aplicada ao enrolamento primário induz diretamente a tensão no enrolamento secundário do transformador, fenômeno este que pode ser explicado por meio da lei de Faraday.

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?

Sobre radiações eletromagnéticas, assinale a afirmativa incorreta.

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