Questões de Vestibular Sobre indução e transformadores elétricos em física

O anel saltante ou anel de Thomson é uma interessante demonstração dos efeitos eletromagnéticos. Ele consiste em uma bobina, um anel metálico, normalmente de alumínio, e um núcleo metálico que atravessa a bobina e o anel. Quando a bobina é ligada a uma tomada de corrente alternada, o anel de alumínio salta e fica levitando em uma altura que pode ser considerada constante. A figura mostra o dispositivo. Um dos fatos que contribuem para a levitação do anel metálico, apesar de não ser o único, é a fonte de corrente elétrica ser alternada, pois o anel não levitaria se ela fosse contínua.


A força sobre o anel metálico e sua consequente levitação devem-se ao fato de a bobina percorrida por corrente elétrica alternada gerar

A corrente elétrica no enrolamento primário de um transformador corresponde a 10 A, enquanto no enrolamento secundário corresponde a 20 A.

Sabendo que o enrolamento primário possui 1200 espiras, o número de espiras do enrolamento secundário é:

Um motor elétrico é construído com uma espira retangular feita com um fio de cobre esmaltado semirraspado em uma extremidade e totalmente raspado na outra, apoiada em dois mancais soldados aos polos A e B de uma pilha. Presa a essa espira, uma hélice leve pode girar livremente no sentido horário ou anti-horário. Um ímã é fixo à pilha com um de seus polos magnéticos (X) voltado para cima, criando o campo magnético responsável pela força magnética que atua sobre a espira, conforme ilustrado na figura.
Se A for um polo __________________ , B um polo ____________ e X um polo ________________ , dado um impulso inicial na espira, ela mantém-se girando no sentido ______________ .
Assinale a alternativa que completa, correta e respectivamente, as lacunas do texto.

Dois longos fios metálicos, retilíneos e flexíveis estão inicialmente dispostos conforme indica a Figura 1 e localizados numa região do espaço onde há a presença de um intenso campo magnético constante e perpendicular ao plano da folha. Quando os fios são percorridos por corrente elétrica de mesma intensidade constante, verificam-se as deformações indicadas na Figura 2.
Para que isso seja possível, o sentido do campo magnético e da corrente elétrica em cada fio deve ser:

Planetas, planetoides e satélites naturais que apresentam campo magnético possuem um núcleo condutor elétrico no qual, originalmente, foram induzidas correntes elétricas pelo campo magnético da estrela-mãe, as quais foram intensificadas pela autoindução, empregando a energia do movimento de rotação desses astros. O campo magnético do nosso planeta é de extrema importância para os seres vivos, pois, aprisionando uma grande parte das partículas com carga elétrica que o atingem, vindas do espaço, reduz drasticamente a radiação de fundo, que é danosa a eles.

Considerando essas informações, são feitas as seguintes afirmativas:

I. As partículas aprisionadas pelo campo magnético terrestre são constituídas por núcleos de hélio, elétrons, prótons e nêutrons livres.

II. As partículas aprisionadas pelo campo magnético terrestre, quando interagem com as partículas da atmosfera, podem dar origem às auroras austrais e boreais.

III. Um planeta que não apresenta campo magnético não tem correntes elétricas induzidas no seu núcleo.

A(s) afirmativa(s) correta(s) é/são:

Uma das leis do Eletromagnetismo é a Lei de Indução de Faraday que, complementada com a Lei de Lenz, explica muitos fenômenos eletromagnéticos. A compreensão dessas leis e como as descrevemos têm permitido à humanidade criar aparelhos e dispositivos fantásticos, basta mencionar que elas são princípios fundamentais na geração de eletricidade. A Figura 1 mostra um desses dispositivos. Um dispositivo de segurança que permite interromper correntes elétricas em aparelhos de uso doméstico (um secador de cabelos, por exemplo) caso haja um curto-circuito no aparelho ou falha de aterramento. No esquema não está indicado o aparelho que será ligado aos fios 1 e 2. Estes passam pelo interior de um anel de ferro no qual é enrolada uma bobina sensora que, por sua vez, é conectada a um bloqueador de corrente. Se um curto-circuito ocorrer no aparelho e uma das correntes for interrompida, haverá uma corrente induzida na bobina (Lei de Indução de Faraday) que aciona o bloqueador de corrente.

A Figura 2 representa uma seção do anel de ferro (vista frontal) no qual é enrolado um fio (bobina). Um fio condutor, reto e comprido, passa pelo centro da argola e é percorrido por uma corrente I (o símbolo ⊗ designa o sentido da corrente entrando no fio 2), que aumenta com o tempo.

Qual das alternativas fornece corretamente linhas de campo do campo magnético B produzido pela corrente I e o sentido da corrente induzida i na bobina?

TEXTO 2 

    I 
Corre em mim 
(devastado) 
um rio de revolta 
e 
cicio. 
Por nada deste mundo 
há de saber-se afogado, 
senão por sua sede 
e seu desvio! 

   II 
Tudo que edifico 
na origem milenar da espera 
é poder 
do que não pode 
e se revela 

ad mensuram. 

                     (VIEIRA, Delermando. Os tambores da tempestade. Goiânia: Poligráfica, 2010. p. 23-24.)



     No Texto 2, temos referência a desvio. Na Física, constantemente nos deparamos com corpos desviados em sua trajetória. Pode-se usar campos elétricos e/ou magnéticos para desviar partículas carregadas, fazendo que elas percorram trajetórias desejadas. Com relação aos conceitos eletromagnéticos, marque a alternativa correta:

Uma bobina é ligada a um galvanômetro e mantida fixa num suporte enquanto um ímã pode ser movimentado livremente na direção do eixo longitudinal da bobina. Nestas condições, é correto afirmar que

Hans Christian Oersted foi um físico dinamarquês que, dentre seus inúmeros trabalhos, provou experimentalmente a relação entre a eletricidade e o magnetismo. Ele fez uma agulha de uma bússola se desviar, quando próximo a ela um fio condutor conduzia uma corrente elétrica.

Um aluno, ao tentar reproduzir o experimento de Oersted, utilizou uma bússola, um fio reto condutor, duas pilhas e um interruptor, fazendo a montagem conforme figura a seguir.



Ao fechar o interruptor, o aluno percebeu que a agulha da bússola sofreu um desvio que está melhor representado pela alternativa

Para um farol de bicicleta acender, é necessário um pequeno gerador acoplado ao eixo de uma das rodas, de maneira que, quando o eixo gira, gira também um ímã envolto em uma bobina, surgindo, assim, uma corrente elétrica, que acende a lâmpada do farol.

A lei que explica o funcionamento de um gerador é a de

Dois fios condutores retos, idênticos, longos e muito finos são fixos, isolados um do outro e dispostos perpendicularmente entre si no plano da figura. Por eles percorrem correntes elétricas constantes e iguais a i, nos sentidos indicados pelas setas.



Desprezando-se a distância entre os fios no ponto de cruzamento, é correto afirmar que o campo magnético é nulo em pontos equidistantes dos dois fios nos quadrantes