Questões de Concurso
Sobre campo e força magnética em física
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Uma bobina de cobre é inserida em uma região de campo magnético uniforme, perpendicular ao plano da página e entrando nela, conforme representado na figura.
Para que uma corrente elétrica seja detectada na bobina
representada na figura, é necessário que a bobina:
Analise a figura que ilustra uma partícula eletrizada que penetra perpendicularmente em um local imerso em um campo magnético de intensidade B = 6T. Campos eletromagnéticos extremamente fortes como estes podem causar aquecimento ou choque. Quando a onda eletromagnética passa pelos tecidos do corpo, ela produz uma ligeira vibração nas moléculas eletricamente carregadas, e o ser humano pode literalmente aquecer significativamente com campos magnéticos de grande intensidade. Este campo é dividido em duas regiões, onde os seus sentidos são opostos, conforme é apresentado na figura.
A fim de que a partícula deixe o local com um ângulo de 30° , e considerando L = 30 cm e R = 10 cm onde R é o
raio da trajetória da partícula na região onde existe um campo magnético, a eletrização da partícula e a
intensidade do campo magnético que possui o sentido saindo do plano do papel devem ser, respectivamente:
Um cíclotron, para acelerar prótons (massa dopróton ≅ 1,6 · 10-27 kg e carga elétrica do próton = 1,6 · 10-19 C), possui um campo magnético de 2,0 T e um raio máximo de 50 cm.
Considerando esse caso hipotético, julgue o item seguinte.
A frequência (f) do cíclotron, em hertz, é de π · 108 .
Um próton apresenta uma trajetória que faz um ângulo de 60° com a direção de um campo magnético de 4 · 10-3 T e experimenta uma força magnética de 12 · 10-17 N.
Com base nessa situação hipotética, julgue o próximo item, admitindo que a carga do próton seja igual a 1,6 · 10-19C e o sen 60º seja igual a √3/2 .
A velocidade (v) do próton é igual a
.
As figuras I e II precedentes mostram um esquema experimental em que se utiliza a força elástica de uma mola para a determinação da força magnética gerada por uma corrente elétrica IB que circula em um par de bobinas. Uma espira quadrada, de aresta L, está posicionada no centro das bobinas. Na figura I, que mostra a visão lateral do esquema, d é o diâmetro de cada bobina, é a distância entre as bobinas, l0 é o comprimento da d 2 mola devido ao peso da espira no seu suporte e l, o comprimento da mola quando uma corrente i passa pela espira. Na figura II, que mostra uma visão frontal, z é o vão superior da espira quadrada. Considerando essas informações e as figuras apresentadas, julgue o próximo item. Se aumentar a distância entre essas bobinas, o campo magnético resultante também aumenta.
As figuras I e II precedentes mostram um esquema experimental em que se utiliza a força elástica de uma mola para a determinação da força magnética gerada por uma corrente elétrica IB que circula em um par de bobinas. Uma espira quadrada, de aresta L, está posicionada no centro das bobinas. Na figura I, que mostra a visão lateral do esquema, d é o diâmetro de cada bobina, é a distância entre as bobinas, l0 é o comprimento da d 2 mola devido ao peso da espira no seu suporte e l, o comprimento da mola quando uma corrente i passa pela espira. Na figura II, que mostra uma visão frontal, z é o vão superior da espira quadrada. Considerando essas informações e as figuras apresentadas, julgue o próximo item. Se Km for a constante elástica da mola, então o valor medido da força magnética atuando na espira quadrada é Km'(l - l0).
As figuras I e II precedentes mostram um esquema experimental em que se utiliza a força elástica de uma mola para a determinação da força magnética gerada por uma corrente elétrica IB que circula em um par de bobinas. Uma espira quadrada, de aresta L, está posicionada no centro das bobinas. Na figura I, que mostra a visão lateral do esquema, d é o diâmetro de cada bobina, é a distância entre as bobinas, l0 é o comprimento da d 2 mola devido ao peso da espira no seu suporte e l, o comprimento da mola quando uma corrente i passa pela espira. Na figura II, que mostra uma visão frontal, z é o vão superior da espira quadrada. Considerando essas informações e as figuras apresentadas, julgue o próximo item. Na figura II, o vetor indução magnética gerado pelas bobinas tem módulo diretamente proporcional à corrente IB e sua direção é perpendicular ao papel, sentido entrando na folha.
As figuras I e II precedentes mostram um esquema experimental em que se utiliza a força elástica de uma mola para a determinação da força magnética gerada por uma corrente elétrica IB que circula em um par de bobinas. Uma espira quadrada, de aresta L, está posicionada no centro das bobinas. Na figura I, que mostra a visão lateral do esquema, d é o diâmetro de cada bobina, é a distância entre as bobinas, l0 é o comprimento da d 2 mola devido ao peso da espira no seu suporte e l, o comprimento da mola quando uma corrente i passa pela espira. Na figura II, que mostra uma visão frontal, z é o vão superior da espira quadrada. Considerando essas informações e as figuras apresentadas, julgue o próximo item. A figura a seguir mostra os sentidos corretos da corrente IB nas bobinas da figura I, para que o campo magnético resultante na região da espira quadrada seja a soma dos campos de cada bobina e maior que zero.
O técnico do laboratório de ensino da UFJF precisa filtrar um feixe de elétron para garantir que todas as partículas saindo do canhão cheguem num alvo com a mesma velocidade. Para isso, ele monta um experimento com geradores de campos elétricos, magnéticos e um anteparo furado por um buraco muito pequeno.
Como mostrado na figura abaixo, os elétrons são acelerados por uma diferença de potencial de 2 kV.
Ao sair do acelerador, os elétrons se propagam ao longo do eixo z. Numa região do espaço, os campos
elétricos 
e magnéticos 
são perpendiculares entre si e paralelos aos eixos x e y, respectivamente, nos
sentidos positivos dos eixos. O buraco do anteparo foi colocado no eixo z.
Sabendo que o campo magnético tem um modulo de 0,1 Tesla e que a razão carga/massa do elétron vale 1,76 x 1011 C/kg, qual valor o campo elétrico deve ter para o feixe passar pelo buraco do anteparo?
Em um dado microscópio eletrônico, elétrons são acelerados e adquirem uma energia de 17,6 keV, formando um feixe.
Deseja-se mudar a direção do feixe colocando ao longo do caminho uma região de campo magnético uniforme. Esta região com campo tem comprimento L= 10mm ao longo da linha do feixe. Esta dimensão é pequena o suficiente para que o deslocamento do feixe seja desprezível dentro da região de campo, mas os elétrons adquirem uma velocidade transversal devido à força magnética tal que o feixe fica defletido de um ângulo θ .
Calcule o campo magnético necessário, nestas condições, para defletir o feixe de um ângulo de 0,1 rad. Considere que o ângulo seja pequeno o suficiente para usar a aproximação tan (θ) ≈θ .
São dados: a razão carga/massa do elétron = 1,76 x 1011 C/kg,
carga do elétron = 1,6 x 10-19 C e √20 ≈ 4,5. Despreze efeitos relativísticos.
entrando perpendicular ao plano da página]. As setas indicam a intensidade e o sentido do campo magnético à
direita, à esquerda e entre os condutores. A figura que melhor representa essa configuração é
O fio condutor, representado na figura a seguir, é perpendicular ao plano desta folha e é percorrido por uma corrente de intensidade i = 2,0 A, cujo sentido está indicado na figura. Uma partícula de carga 1,0 µC é lançada no mesmo sentido da corrente i e passa pela posição P, distante 4,0 cm do fio condutor, com uma velocidade de 2,0 x 102 m/s.
Marque a opção em que estão indicados a intensidade da força magnética que age sobre a partícula
no ponto P, devida ao campo magnético gerado pelo fio, e sua respectiva direção e sentido naquele ponto.
(Considere o meio como vácuo e µ0 = 4π.10-7 T·m/A).
As equações de Maxwell do eletromagnetismo formam, para uma região onde não existam cargas ou correntes elétricas, um conjunto de equações diferenciais parciais de primeira ordem, que representam a mescla do campo elétrico E e do campo magnético B. É possível desacoplá-las (separando-se o campo elétrico E do campo magnético B). Desta forma, teremos duas equações diferenciais de segunda ordem, uma para o campo elétrico e outra para o campo magnético. Além disso, é percebido que tanto o campo elétrico E quanto o campo magnético B satisfazem uma equação de onda de representação tridimensional (em coordenadas cartesianas).
Para se obter essa equação de onda, deve-se utilizar a lei de
Um fio percorrido por corrente elétrica é colocado em uma região de campo magnético externo uniforme, conforme representado na figura a seguir.
A intensidade do campo magnético foi aumentada de modo que esse pedaço de fio permanecesse em equilíbrio diante desse campo magnético e do campo gravitacional da Terra.
Nessas condições, a alternativa que melhor representa
a direção e o sentido da corrente elétrica convencional no
fio e o do campo magnético uniforme, respectivamente,
é:
Uma espira metálica penetra em uma região em que o campo magnético diminui de intensidade com o tempo e que tem direção e sentidos fixos saindo do plano da página, como indicado na figura a seguir.
Considere uma espira se movendo da posição A até a posição C, de modo que em A, a espira está entrando na região de campo magnético; em B, a espira se move dentro da região de campo magnético e, em C, a espira está saindo da região de campo magnético.
Nessas condições, é correto afirmar que:
A força eletromotriz média induzida, em V, no intervalo de tempo considerado, é
O módulo do campo magnético criado pela corrente i e que passa pelo fio, é
da partícula é paralela ao fio e
aponta no sentido da corrente, isto é, sua velocidade é vertical e
para cima, como indica a figura.
A força eletromagnética que atua nessa partícula, no instante considerado, é
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