Resolução comentada dos exercícios de vestibulares sobre Fluxo Magnético
Resolução comentada dos exercícios de vestibulares sobre
Fluxo Magnético – Indução Eletromagnética – Sentido da corrente elétrica induzida
01– R- D — Veja teoria
02- R- E — veja teoria
03- O único caso em que não surgirá variação de fluxo magnético no interior do anel é a alternativa C — R- C
04- O polo sul do imã está se aproximando da espira — a espira originará um polo sul em sua face superior na tentativa de repelir o imã — usando a regra da mão direita a corrente elétrica induzida na espira corresponde a da alternativa A — R- A
05– O polo norte do imã está se aproximando da espira — a espira originará um pólo norte em sua face superior na tentativa de repelir o imã — usando a regra da mão direita a corrente elétrica induzida na espira corresponde a da alternativa 4 — R- D
06- I. Correta — para que haja corrente elétrica induzida, deve haver movimento relativo entre eles e claro que variação de fluxo magnético
II. Correta — só existirá corrente elétrica induzida se houver variação de fluxo magnético
III. Falsa — depende sim — aproximação num sentido e afastamento em sentido contrário
R- C
07- Quando o imã está se aproximando ele tende a ser repelido (vertical e para cima) — quando o imã está se afastando ele tende a ser atraído (vertical e para cima) — R- C
08- R- A
09- A única alternativa que provoca uma variação do fluxo magnético dentro da bobina é a D — R- D
10- Como o campo magnético 
originado por cada fio é fornecido por B=μi/2πd, em cada ponto entre os fios o campo magnético é constante (i constante), não havendo variação de fluxo magnético com o tempo e , consequentemente não surgindo corrente elétrica induzida — R- C
11- Pela regra da mão direita a espira I origina na região onde está a espira II um campo magnético vertical e para cima e aumentando — se ele está aumentando, surgirá na espira II um fluxo magnético induzido que tenderá a evitar esse aumente, ou seja, vertical e para baixo — aplicando a regra da mão direita em II com o fluxo vertical e para baixo a corrente i2 deverá ter sentido contrário ao de i1 — R- D
12- Como não existe atrito, o imã estará sempre descendo, variando o fluxo magnético no interior da espira, fazendo surgir nela uma corrente elétrica induzida e consequentemente uma ddp também induzida no voltímetro — R- C
13- Ela começa a penetrar no campo magnético até penetrar totalmente, com o fluxo magnético aumentando, com a corrente num sentido (entre 2a e 3a) — totalmente dentro do campo magnético não há variação de fluxo, corrente nula (entre 3a e 4a ) — começa a sair do campo magnético até sair totalmente, com o fluxo magnético diminuindo, com corrente em outro sentido (entre 4a e 5a) — R- E.
14- a) Quando ela está entrando no campo magnético, o fluxo magnético em seu interior está aumentando e a espira deve gerar um fluxo magnético que tende a impedir esse crescimento originando um campo magnético em sentido oposto ou seja, de cima para baixo e, aplicando a regra da mão direita a corrente vista pelo observador será no sentido horário.
b) não há variação de fluxo e a corrente é nula.
c) Quando ela está saindo do campo magnético, o fluxo magnético em seu interior está diminuindo e a espira deve gerar um fluxo magnético que tende a impedir essa diminuição originando um campo magnético no mesmo sentido ou seja, de baixo para cima e, aplicando a regra da mão direita a corrente vista pelo observador será no sentido anti-horário.
15- Pela regra da mão direita, o fio origina na região onde está a espira um campo magnético perpendicular à folha e penetrando nela — para que a corrente na espira seja no sentido horário, o fluxo induzido deve também estar penetrando no plano da espira o que só ocorre se a espira estiver se afastando (fluxo magnético no interior da espira diminuindo) — R- E
16- Apenas nas regiões I (fluxo magnético variando, aumentando) e III (fluxo magnético variando, diminuindo) — R- C
17- I. Falsa — a intensidade da corrente elétrica induzida independe da polaridade dos imãs.
II. Verdadeira — a espira, ao girar, varia o fluxo magnético que a atravessa.
III. Falsa — quanto mais rápida a espira gira, maior é a variação do fluxo magnético que a atravessa e consequentemente, maior corrente i.
R- B
18- Intensidade de em qualquer ponto do fio B=μi/2πd — situação 1 – qualquer ponto da espira mantém sempre a mesma distância do fio, portanto B é o mesmo e não há variação de fluxo nem corrente induzida — situação 2 – observe na equação que d é inversamente proporcional a B e, como d está aumentando B está diminuindo, surgindo então uma variação de fluxo magnético e consequentemente surgindo uma corrente elétrica induzida — situação 3 – como d é a mesma em todos os pontos do interior da espira, B não varia e o fluxo magnético também – não surge corrente elétrica induzida — R- C
19- a) Usando a regra da mão direita, para uma espira, você determina as polaridades do solenoide
(figura 1) — a corrente induzida na espira deve se opor à aproximação do solenoide originando um polo sul em sua face esquerda (figura 2) — usando a regra da mão direita na espira você determina o sentido da corrente elétrica induzida (figura 3).
b) A área da superfície da espira que está dentro do campo magnético está diminuindo e consequentemente o módulo do fluxo magnético está diminuindo — assim, pela lei de Lenz, deve surgir um fluxo que se oponha a essa diminuição, ou seja, deve estar tambémsaindo da folha — usando a regra da mão direita na parte da espira que está imersa no campo, com saindo da folha,
a corrente elétrica induzida terá o sentido da figura.
c) Ao começar a girar o fluxo magnético através da espira começa a aumentar e, pela lei de Lenz, deve surgir um fluxo magnético que se ponha a esse aumento, que deve ser oposto ao indicado na
figura — assim , usando a regra da mão direita, com oposto ao mostrado na figura, a corrente elétrica induzida terá o sentido indicado.
20- Apenas o anel de cobre é induzido (material ferromagnético) e, pela lei de Lenz, surge no anel uma corrente elétrica induzida que origina um fluxo magnético que impede essa aproximação —
R- B
21- Observe que, em R o fluxo magnético através da espira é nulo e que, em Q o fluxo está aumentando (corrente num sentido) e em S diminuindo (corrente em outro sentido) — R- A
22– O imã induz uma corrente em E1 que por sua vez induz outra corrente em E2 — a agulha magnética em E2 vai se orientar na direção e sentido do campo magnético resultante entre o campo magnético da Terra e o campo magnético gerado pela corrente elétrica induzida em E2 — ao se aproximar, o imã induz uma corrente elétrica num dado sentido e ao se afastar em sentido oposto ao anterior — quando o imã está parado, a corrente elétrica induzida é nula e ele se orienta de acordo com o campo magnético da Terra — todas essas combinações só aparecem na alternativa A —
R- A
23- a) A lei de Lenz afirma que toda vez que varia o fluxo magnético através do anel, surge nele corrente induzida num sentido tal, que gera um fluxo induzido que tende a anular a variação do fluxo indutor.
Quando o ímã se aproxima descendo, o pólo sul está se aproximando do anel, portanto, aumentando o fluxo de linhas saindo dele. Para compensar esse aumento, surge nele um fluxo induzido entrando. Para tal, “regra da mão direita ”, a corrente induzida no anel tem sentido horário, para um observador que o esteja observando de cima.
b) Pelo princípio da conservação da energia, se surge energia elétrica no anel, alguma outra forma de energia deve estar sendo consumida. No caso, essa energia elétrica vem da energia cinética do ímã que está diminuindo, provocando diminuição na amplitude de oscilação do ímã.
24- O vetor indução magnética no interior do solenóide tem direção vertical, coincidindo com seu eixo e é constante em todos os pontos internos ao solenóide. Como a espira também se desloca na direção vertical, o fluxo magnético através dela é nulo — portanto, não surge força magnética na espira — como a velocidade é constante, a força resultante é nula. Ou seja, a tração no fio tem a mesma intensidade do peso da espira, dentro ou fora do solenóide — T=P=mg — R-E
25- A aproximação do ímã provoca variação do fluxo magnético através do anel. De acordo com a Lei de Lenz, sempre que há variação do fluxo magnético, surge no anel uma corrente induzida. Essa corrente é num sentido tal que produz no anel uma polaridade que tende a anular a causa que lhe deu origem, no caso, o movimento do ímã. Como está sendo aproximado o pólo norte, surgirá na face do anel frontal ao ímã, também um polo norte, gerando uma força de repulsão entre eles.
26- a) A lei de Lenz — sempre que se varia o fluxo magnético através do anel, surge nele corrente induzida num sentido tal, que gera um fluxo induzido que tende a anular a variação do fluxo indutor.
Quando o ímã se aproxima descendo, o pólo sul está se aproximando do anel, e a corrente elétrica induzida deve ter um sentido que vai originar na espira um polo sul que deve repelir o polo sul do imã que se aproxima — assim, a face superior da espira deve ser um polo sul — sabendo que a face superior da espira é um pólo sul (onde chegam as linhas de indução) e que a face inferior é um polo norte (de onde saem as linhas de indução), aplica-se a regra da mão direita(polegar no sentido
da corrente e a “fechada” da mão passando por dentro da espira, fornece o sentido das linhas de indução) — assim, veja na figura, que o sentido da corrente elétrica na espira (no caso, anel) é horário, visto de cima.
b) Pelo princípio da conservação da energia, se surge energia elétrica no anel, alguma outra forma de energia deve estar sendo consumida — no caso, essa energia elétrica vem da energia cinética do ímã que está diminuindo, provocando diminuição na amplitude de oscilação do ímã.
27- A aproximação do ímã provoca variação do fluxo magnético através do anel — de acordo com a Lei de Lenz, sempre que há variação do fluxo magnético, surge no anel uma corrente induzida — essa corrente é num sentido tal que produz no anel uma polaridade que tende a ANULAR a causa que lhe deu origem, no caso, o movimento do ímã — como está sendo aproximado o pólo norte, surgirá na face do anel frontal ao ímã, também um pólo norte, gerando uma força de repulsão entre eles — R- E
28- I. Falsa — se o corpo fosse de material ferromagnético, ele seria sempre atraído, qualquer que fosse o sentido da corrente.
II. Falsa — a primeira figura mostra que, quando a corrente flui de A para B, na extremidade do eletroímã voltada para o elemento “X” forma-se um pólo Norte — assim, se esse elemento fosse um ímã permanente com a extremidade Norte voltada para o eletroímã, haveria repulsão entre ambos, e o mecanismo não seria armado.
III. Correta — quando a corrente flui de B para A, na extremidade do eletroímã voltada para o elemento “X” forma-se um pólo Sul — se esse elemento é um ímã permanente com o pólo Norte voltado para o eletroímã, ele é, então, atraído, armando o mecanismo — quando se inverte a corrente no eletroímã, há repulsão, desarmando o mecanismo.
IV. Falsa — se o elemento “X” fosse uma outra bobina idêntica, ligada aos mesmos terminais, as polarizações seriam como indicado na figura a seguir — haveria atração entre os pólos Norte e Sul das duas bobinas, armando o mecanismo — mas quando se invertesse a corrente, os pólos também seriam invertidos, continuando a atração e o mecanismo não seria desarmado, continuando armado (figuras abaixo).
R- B
29- Quando a chave é fechada, criam-se fluxos magnéticos (ф) crescentes nas espiras A e B, que pela regra da mão direita, estão saindo do plano que as contém — pela lei de Lenz, essa variação de fluxo crescente gera um fluxo induzido (фind) em sentido oposto, que novamente, pela regra da mão direita, gera nas espiras correntes induzidas (i’ e i’’), ambas no sentido horário como se indica na figura a seguir.
R- A
30- R- E — veja teoria
31- A espira é atravessada por um campo magnético cuja direção e sentido é fornecida pela regra da mão direita (veja figura) e
cuja intensidade depende da corrente elétrica que passa no circuito, da proximidade entre a espira e o circuito e do ângulo entre o plano da espira e o plano do circuito — a passagem do campo pela espira provoca um fluxo magnético — se este fluxo for alterado, aparecerá uma corrente elétrica na espira, fenômeno que ocorrerá em três situações:
ao ligar ou desligar a chave — imediatamente após você ligar a chave o fluxo magnético no interior da espira está aumentando e, ao desligar diminuindo.
ao girar a espira — quando a espira gira, o fluxo magnético em seu interior está variando (veja figuras abaixo).
a velocidade relativa entre a espira e o circuito aumentando ou diminuindo
R- C
32- De acordo com a lei de Faraday-Neumann, a corrente elétrica induzida num circuito fechado ocorre quando há variação do fluxo magnético através do circuito.
R- E
33- Suponha que o imã que está descendo tenha o polo Sul (cor preta) na extremidade inferior e o polo Norte (cor vermelha) na extremidade superior e, nele estão esquematizadas as linhas do campo magnético que saem do pólo Norte e chegam ao polo Sul (figura 1) — vamos considerar o tubo como sendo metálico, caso contrário não haverá indução eletromagnética — enquanto o imã desce, o fluxo do campo magnético é aumentado na região (a) próxima ao polo Sul
do imã, surgindo aí uma corrente elétrica induzida que origina um campo magnético e consequentemente um imã com pólo Sul na parte superior que se opõe à descida do imã (figura 2) — da mesma maneira, enquanto o imã desce, o fluxo do campo magnético é diminuido na região (a) próxima ao pólo Norte do imã, surgindo aí uma corrente elétrica induzida que origina um campo magnético e consequentemente um imã com pólo Sul na parte inferior que se opõe à descida do imã (figura 3) — assim, são originados no tubo metálico dois imãs cujos pólos se opõe à descida do imã, dificultando sua queda (figura 4) e todo o fenômeno descrito é explicado pela lei de Lenz — R- B.
34-(PUC-RS)
Leia atentamente as informações abaixo:
Leis qualitativas sobre a indução eletromagnética:
Toda corrente elétrica induzida é originada devido a uma variação do fluxo magnético de indução, o que ocorrerá se o imã estiver se aproximando ou se afastando com velocidade V.
Não há corrente induzida se não houver variação do fluxo magnético de indução, o que ocorre se a velocidade do imã for nula.
A) Falsa — quanto maior a velocidade com que o imã se aproxima ou se afasta da bobina, maior será a intensidade da corrente elétrica induzida e maior será a indicação do galvanômetro.
D) Falsa — com o imã em repouso haverá fluxo sim, mas não sua variação.
R- B.
35-(UFJF-MG)
A direção e sentido do campo magnético
é fornecido pela regra da mão direita — polegar no sentido da corrente
i e a direção e sentido de, que está saindo da folha de papel é no sentido da “fechada” da mão, que deve passar por dentro da espira (veja figura) — assim, a corrente na espira é no sentido anti-horário — a f.e.m induzida é fornecida pela expressão — ε = B.L.V=0,1.0,6.20=1,2V — R- C.
36-(UNESP-SP)
O freio eletromagnético é um dispositivo no qual interações eletromagnéticas provocam uma redução de velocidade num corpo em movimento, sem a necessidade da atuação de forças de atrito. A experiência descrita a seguir ilustra o funcionamento de um freio eletromagnético.
Na figura 1, um ímã cilíndrico desce em movimento acelerado por dentro de um tubo cilíndrico de acrílico, vertical, sujeito apenas à ação da força peso.
Na figura 2, o mesmo ímã desce em movimento uniforme por dentro de um tubo cilíndrico, vertical, de cobre, sujeito à ação da força peso e da força magnética, vertical e para cima, que surge devido à corrente elétrica induzida que circula pelo tubo de cobre, causada pelo movimento do ímã por dentro dele.
Nas duas situações, podem ser desconsiderados o atrito entre o ímã e os tubos, e a resistência do ar.
Considerando a polaridade do ímã, as linhas de indução magnética criadas por ele e o sentido da corrente elétrica induzida no tubo condutor de cobre abaixo do ímã, quando este desce por dentro do tubo, a alternativa que mostra uma situação coerente com o aparecimento de uma força magnética vertical para cima no ímã é a indicada pela letra
As linhas de indução do campo magnético criadas pelo imã cilíndrico saem de seu pólo norte e chegam ao seu pólo sul — assim, só restam as alternativas (A) e (E) — ao se deslocar descendo dentro do tubo de cobre o imã cilíndrico cria nele correntes elétricas induzidas que se comportam como se fossem um eletroímã — essas correntes elétricas devem ter sentidos tais que o eletroímã por elas gerados deve impedir que o imã cilíndrico se aproxime da parte de baixo dele, repelindo-o e impedir que ele se afaste da parte de cima, atraindo-o (lei de Lenz) — para que isso ocorra os eletroímãs gerados devem ser tais que as correntes
que por ele circulam no cilindro de cobre devem ter os sentidos da figura acima e que são fornecidos pela regra da mão direita — observe que, das configurações fornecidas a única que satisfaz é a apresentada na figura A — R- A