Questões de Concurso sobre Magnetismo Elementar

Um íon de massa M e carga +2e é acelerado por uma diferença de potencial V e entra com velocidade perpendicular a um campo magnético uniforme B. Um segundo íon de massa 2M e carga +e passa pelo mesmo processo. Qual a razão $R_2$/$R_1$ entre os raios das trajetórias?

Uma espira condutora quadrada imersa em um campo magnético uniforme $\overrightarrow{B}$, que tem direção do eixo x, gira em torno do eixo y com um ângulo $\varnothing$ em relação ao eixo z, conforme a figura.

Fonte: O autor

Com base nos dados informados, qual é o ângulo que permite fluxo magnético máximo através da espira e, a partir da posição indicada na figura, quantas vezes ela inverte o sentido da corrente a cada ciclo?

Um material ferromagnético, como o ferro, sempre mantém sua magnetização mesmo após a retirada do campo magnético externo, independentemente de qualquer condição, o que significa que nunca perde seu magnetismo.

As operações da álgebra booleana são fundamentais para elaboração de sistemas digitais. A tabela verdade para a portal lógica, mostrada na figura abaixo é

Leia a descrição de uma das camadas da Terra a seguir.

Esta camada é composta principalmente de ferro líquido e níquel e desempenha um papel crucial na geração do campo magnético da Terra. O movimento de seus fluidos eletricamente condutores, impulsionado por correntes de convecção e rotação da Terra, cria um efeito dínamo semelhante a um gerador elétrico. Este processo sustenta o campo geomagnético, que protege o planeta da radiação solar e partículas cósmicas. Geólogos acreditam que variações periódicas nesta camada influenciam reversões na polaridade magnética da Terra, um fenômeno registrado no registro geológico.

A camada descrita acima refere-se ao

Os terremotos fazem parte da dinâmica natural da crosta terrestre e resultam dos movimentos e reajustes das placas litosféricas ou de grandes blocos rochosos. Quando essas placas se deslocam umas em relação às outras, o atrito e a ruptura das rochas podem gerar tremores, que, embora durem poucos segundos, são capazes de provocar grande destruição. A distribuição dos terremotos no planeta não é uniforme. As regiões com maior ocorrência de tremores coincidem, em geral, com áreas onde há grande concentração de vulcões. Esses locais são chamados de (X) e representam as zonas mais ativas do ponto de vista sísmico. A principal delas é o Cinturão de Fogo do Pacífico, que abriga a maior parte dos vulcões e terremotos do mundo.

Fonte: JORNADAS: novos caminhos: Ciências: 7º ano. Obra coletiva; editor responsável: Daniela Teves Nardi. 1. ed. São Paulo: Saraiva Educação S.A., 2022.

Assinale a alternativa que substitui corretamente o (X) do texto.

Em uma pesquisa sobre eletromagnetismo, um físico realiza um experimento com um fio condutor retilíneo, por onde passa uma corrente elétrica contínua (𝛪). O fio é colocado verticalmente, e uma bússola é posicionada próxima a ele, alinhada, inicialmente, com o campo magnético da Terra. À medida que a corrente no fio é aumentada, observa-se uma deflexão crescente da agulha da bússola. Considerando-se o comportamento da agulha, o campo magnético gerado pelo fio e os princípios do eletromagnetismo, assinale a alternativa correta.

A figura abaixo mostra um ímã permanente.

Na figura acima, a extremidade E corresponde ao polo Sul (S) e a extremidade D corresponde ao polo Norte (N). O ímã é, então, cortado ao meio.

Nesse caso, a alternativa que representa CORRETAMENTE as polaridades de cada um dos dois pedaços resultantes após o corte é:

Um engenheiro projeta um eletroímã para ser usado em um sistema de reciclagem para separar materiais ferrosos de outros detritos. O núcleo do eletroímã é feito de ferro, e ele será enrolado com um fio condutor por 500 voltas. A corrente que passa pelo fio é de 2 A. Sabendo que o engenheiro quer maximizar a força magnética do eletroímã, quais ações ele pode realizar para aumentar a força magnética do eletroímã?

Há muito tempo se observou que certos corpos têm a propriedade de atrair o ferro. Esses corpos foram chamados ímãs. Essa propriedade dos ímãs foi observada pela primeira vez, numa região da Ásia, chamada Magnésia. Por causa desse fato esse minério de ferro é chamado magnetita, e os ímãs também são chamados magnetos.

Sobre o tema, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.

( ) A magnetita é um óxido muito comum, ocorrendo em muitos tipos de rochas. Participa da composição de muitos minérios e é o mineral mais magnético conhecido.

( ) Imantação é o processo pelo qual um corpo neutro se torna imantado. O único processo de imantação é por corrente elétrica, como, por exemplo, quando um condutor é enrolado em uma barra de ferro e percorrido por uma corrente elétrica; a barra de ferro se torna um ímã. Como a imantação foi obtida por meio de uma corrente elétrica, esse ímã é chamado eletroímã.

( ) Quando o ímã tem forma de barra, as regiões polares são as extremidades da barra. Entre as regiões polares há uma região que não possui propriedades magnéticas chamada de região neutra.

As afirmativas são, respectivamente,

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 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:

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

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.

Em cima de uma mesa horizontal, é colocada uma bússola que orienta sua agulha no campo magnético terrestre. Um ímã é colocado em cima da mesma mesa, próximo da bússola.

N

O L

S

Na presença do ímã, a figura que melhor representa a orientação da agulha da bússola é:

Considerando que a bússola se encontra exatamente a 3 cm do fio, e que o circuito se encontra ligado, é correto afirmar que o vetor indução magnética, gerado pelo fio, na posição da bússola, tem módulo igual a 4 𝜇𝑇.

O ponto de Curie é um fenômeno importante em materiais magnéticos. Considere um material ferromagnético e uma curva de magnetização em função da temperatura. Quando a temperatura do material é elevada, ocorre uma transição magnética significativa. Nesse sentido, assinale a alternativa correta sobre o ponto de Curie.

Considere que um pequeno ímã tenha sido colocado para flutuar sob uma superfície de água, de tal modo que possa girar praticamente sem atrito e sob influência apenas do campo magnético da Terra. Com base nessa situação, assinale a opção correta.

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: