Considere uma região com um campo magnético uniforme na dir...
Considere uma região com um campo magnético uniforme na direção do eixo x, das coordenadas cartesianas, e um campo elétrico uniforme de 106 V/m no sentido positivo do eixo z. Uma carga elétrica negativa entra nessa região com velocidade v = 2 x 106 m/s, no sentido positivo do eixo y. Qual é a densidade de fluxo magnético necessária para que a carga elétrica atravesse essa região em uma trajetória retilínea?
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Para resolver a questão proposta, o tema central abordado é a interação entre campos elétricos e magnéticos, em especial o movimento de cargas elétricas em campos magnéticos e elétricos perpendiculares. Esse conceito é fundamental em física eletromagnética, que estuda como partículas carregadas se comportam sob a influência de campos vetoriais.
Quando uma carga elétrica atravessa uma região com campos elétrico e magnético perpendiculares, as forças sobre ela devem ser equilibradas para que sua trajetória permaneça retilínea. A força elétrica (Fe) e a força magnética (Fm) devem ter a mesma magnitude, mas direções opostas.
Força Elétrica:
A força elétrica é dada por Fe = qE, onde q é a carga e E o campo elétrico. No enunciado, temos E = 106 V/m.
Força Magnética:
A força magnética é dada por Fm = qvB, onde v é a velocidade da carga e B é a densidade de fluxo magnético. Para que a trajetória seja retilínea, Fe = Fm.
Então, qE = qvB simplifica para E = vB. Assim, a densidade de fluxo magnético é B = E/v.
Substituindo os valores dados:
B = (106 V/m) / (2 x 106 m/s) = 0,5 T.
Além disso, como a carga é negativa, o campo magnético deve estar no sentido oposto ao do campo elétrico para equilibrar as forças. Assim, o vetor B deve estar no sentido negativo do eixo x.
Alternativa correta: B - 0,5 T, no sentido negativo do eixo x.
Análise das alternativas incorretas:
Alternativa A: 0,5 T, no sentido positivo do eixo x - Incorreta porque a direção do campo magnético deve ser oposta ao campo elétrico devido à carga negativa.
Alternativa C: 2,0 T, no sentido positivo do eixo x - Incorreta devido tanto à magnitude do campo quanto à direção, que não equilibrariam as forças.
Alternativa D: 2,0 T, no sentido negativo do eixo x - Incorreta porque a magnitude não está correta. O cálculo mostrou que a densidade de fluxo magnético necessária é de 0,5 T.
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