Gabarito no final das questões.
Lista de 10 exercícios Campo Magnético - Física
1 – Uma partícula com carga q e massa M move-se ao longo de uma reta com velocidade v constante numa região onde estão presentes um campo elétrico de 500 V/m e um campo de indução magnética de 0,10T. Sabe-se que ambos os campos e a direção de movimento da partícula são mutuamente perpendiculares. A velocidade da partícula é:
a) 500m/s b) constante para quaisquer valores dos campos elétrico e magnético
c) (M/q)5,0 x 103m/s d) 5,0 x 103m/s
e) Faltam dados para o cálculo
2 – Um campo magnético uniforme, B=5,0.10-4T, está aplicado no sentido do eixo y. Um elétron é lançado através do campo, no sentido positivo do eixo z, com uma velocidade de 2,0.105m/s. Carga do elétron q = -1,6.10-19C.
a) Qual é o módulo, a direção e o sentido da força magnética sobre o elétron no instante inicial?
b) Que trajetória é descrita pelo elétron?
c) Qual é o trabalho realizado pela força magnética?
3 – Um elétron se encontra a uma distância de 2mm de um fio retilíneo, movendo-se paralelamente a ele com a mesma velocidade que uma onda luminosa em uma fibra óptica. Uma chave é ligada, fazendo criticar uma corrente elétrica no fio. Determine o valor desta corrente para que o elétron seja submetido a uma força de 1,28x10-14N, no momento em que a corrente começa a circular.
Dados: Índice de refração da fibra óptica: n=1,5, Velocidade da luz no vácuo: c = 3x108 m/s
Permeabilidade magnética do vácuo: m0 = 4πx10-17 H/m, Carga do elétron: e = 1,6x10-19 C
4 – A utilização de campos elétricos e magnéticos cruzados é importante para viabilizar o uso da técnica híbrida de tomografia de ressonância magnética e de raios X. A figura mostra parte de um tubo de raios X, onde um elétron, movendo-se com velocidade v = 5,0x105 m/s ao longo da direção x, penetra na região entre as placas onde há um campo magnético uniforme, B, dirigido perpendicularmente para dentro do plano do papel. A massa do elétron é me = 9x10-31 kg e a sua carga elétrica é q = -1,6x10-19 C
O módulo da força magnética que age sobre o elétron é dado por F = qvBsenθ, onde θ é o ângulo entre a velocidade e o campo magnético.
a) Sendo o módulo do campo magnético B = 0,010 T, qual é o módulo do campo elétrico que deve ser aplicado na região entre as placas para que o elétron se mantenha em movimento retilíneo uniforme?
b) Numa outra situação, na ausência de campo elétrico, qual é o máximo valor de B para que o elétron ainda atinja o alvo?
5 – Um fio metálico retilíneo de massa 50g e comprimento MN = 50cm, é suspenso por um dinamômetro D de massa desprezível e mantido em equilíbrio na direção horizontal numa região onde existe um campo de indução magnética uniforme B de intensidade 0,040T. Se o fio se encontra perpendicularmente ás linhas de indução, quando a intensidade da corrente elétrica indicada na figura é 20A, o dinamômetro assinala: (Adote: g = 10m/s²).
a) 1x10-1N b) 2x10-1N c) 4x10-1N d) 5x10-1N e) 9x10-1N
6 – Um circuito elétrico é constituído de uma pilha de força eletromotriz ε = 4,0V e resistência interna desprezível, dois resistores de resistência elétrica R = 2,0Ω cada um e uma chave. Este conjunto encontra-se suspenso por uma mola de constante elástica k, inicialmente em equilíbrio estático.
a)Calcule a corrente elétrica i1 no circuito caso a chave permaneça aberta.
b)Calcule a corrente elétrica i2‚ no circuito caso a chave permaneça fechada.
c)Ao aplicarmos, na região sombreada da figura anterior, um campo magnético uniforme, de módulo B, perpendicular à folha de papel, qual será o sentido do campo magnético (para dentro ou para fora da folha) de modo a produzir uma distensão adicional ∆x na mola? Justifique a sua resposta.
d)Expresse a distensão adicional ∆x em termos de B, i, L e k.
7 – O mágico passa uma bengala por dentro de um aro, de 40cm de raio, contendo pequenas lâmpadas, que se iluminam e permanecem iluminadas enquanto é mantido o movimento relativo entre os dois objetos. Na realidade, a bengala é um ímã e o aro é uma espira metálica circular. Pode-se supor que o plano da espira seja mantido perpendicular às linhas de indução magnética durante o movimento relativo. Considerando π ≈ 3 e admitindo que o campo magnético varie de zero a 1,0T em 0,40s, calcule a força eletromotriz induzida na espira.
8 – Uma haste metálica de comprimento 20,0 cm está situada num plano xy, formando um ângulo de 30° com relação ao eixo Ox. A haste movimenta-se com velocidade de 5,0 m/s na direção do eixo Ox e encontra-se imersa num campo magnético uniforme B, cujas componentes, em relação a Ox e Oz (em que z é perpendicular a xy) são, respectivamente, BZ=2,2 T e BX=-0,50T. Assinale o módulo da força eletromotriz induzida na haste.
a) 0,25 V b) 0,43 V c) 0,50 V d) 1,10 V e) 1,15 V
9 – O desenho ao lado mostra uma região com um campo magnético constante e uniforme de módulo B = 1T (representado pelo símbolo X), com direção perpendicular à folha e orientado como se estivesse entrando através da folha. Imerso nesse campo magnético, tem-se um circuito simples, apenas com uma lâmpada incandescente. Sabendo-se que esse circuito está sendo deslocado para a direita com velocidade de módulo V e
que o fluxo do campo magnético através de uma área A é dado por Φ = BA,
responda:
a) O sentido convencional da corrente induzida no circuito é horário ou anti-horário?
b) O campo magnético gerado pela corrente induzida dentro do retângulo CDEF está entrando ou saindo da folha? Justifique sua resposta com base na lei de Lenz.
c) No instante t0 = 0s, o segmento CD vale 0,2m. Qual o fluxo do campo magnético através do quadrado CDEF?
d) Em t1=0,01s, o segmento CF vale 0,1m. Qual a força eletromotriz induzida no circuito?
10 – O circuito de um aparelho eletrônico é projetado para funcionar com uma diferença de potencial de 12V. Para esse aparelho poder ser ligado à rede elétrica de 120V, utiliza-se um transformador, que reduz a diferença de potencial.
Esse transformador consiste em um núcleo de ferro, em que são enroladas duas bobinas – a do primário e a do secundário – como mostrado na figura. Nesse caso, a bobina do primário é ligada à rede elétrica e a do secundário, ao circuito do aparelho eletrônico. Com base nessas informações, responda:
a) Esse transformador pode ser usado em uma rede elétrica de corrente contínua? Justifique sua resposta.
b) Considere que, nesse transformador, as perdas de energia e as resistências elétricas das bobinas são desprezíveis e que a resistência equivalente do circuito ligado na bobina do secundário é de 30Ω. Calcule a corrente na bobina do primário.
Gabarito
; 1-D;
2-a) No sentido do eixo x, com intensidade de 1,6.10-17N, b) circular, c) zero; 3-4A;
4- a) E = 5.10³ V/m, b) B = 2,8.10-5 T; 5-A; 6-a) 1A, b) 2A, c) para dentro; 7-1,2V; 8-A;
9-a) sentido horário, b) mesmo sentido do campo indutor, c) 0,04T, d) 2V; 10-a) Não, b)0,4A;
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