ENEM42

ELETROMAGNETISMO

Força Magnética – Campo Magnético

01-(ENEM-MEC) 

Os dínamos são geradores de energia elétrica utilizados em bicicletas para acender uma pequena lâmpada. Para isso, é necessário que a parte móvel esteja em contato com o pneu da bicicleta e,

quando ela entra em movimento, é gerada energia elétrica para acender a lâmpada. Dentro desse gerador, encontram-se um imã e uma bobina.

O princípio de funcionamento desse equipamento é explicado pelo fato de que a

a) corrente elétrica no circuito fechado gera um campo magnético nessa região. 

b) bobina imersa no campo magnético em circuito fechado gera uma corrente elétrica. 

c) bobina em atrito com o campo magnético no circuito fechado gera uma corrente elétrica. 

d) corrente elétrica é gerada em circuito fechado por causa da presença do campo magnético. 

e) corrente elétrica é gerada em circuito fechado quando há variação do campo magnético.

Exercícios com características de ENEM

02-(PUC-MG)

Uma partícula de carga q, com velocidade e massa m dentro de um campo magnético , fica sujeita a uma força  pela ação  desse campo. Sobre a situação, foram feitas três afirmações.

I. A intensidade da força  depende do valor de q.

II. O sentido da força  depende do sinal de q.

III. A intensidade da força depende da velocidade v e da massa m da partícula.

A afirmativa está CORRETA em:

a) I e III apenas.                     

b) I e II apenas.                       

c) II e III apenas.                         

d) I, II e III.

03-(UFMG-MG)

Um feixe de elétrons passa inicialmente entre os pólos de um ímã e, a seguir, entre duas placas paralelas, carregadas com cargas de sinais contrários, dispostos conforme a figura a seguir. Na ausência do ímã e das placas, o feixe de elétrons atinge o ponto O do anteparo.

Em virtude das opções dos campos magnético e elétrico, pode-se concluir que o feixe:

a) passará a atingir a região I do anteparo.              

b) passará a atingir a região II do anteparo.

c) passará a atingir a região III do anteparo.                

d) passará a atingir a região IV do anteparo.

e) continuará a atingir o ponto O do anteparo.

04-(UFMG-MG) 

Reações nucleares que ocorrem no Sol produzem partículas – algumas eletricamente carregadas –, que são lançadas no espaço. Muitas dessas partículas vêm em direção à Terra e podem interagir com o campo magnético desse planeta.

Nesta figura, as linhas indicam, aproximadamente, a direção e o sentido do campo magnético em torno da Terra:

Nessa figura, K e L representam duas partículas eletricamente carregadas e as setas indicam suas velocidades em certo instante.

Com base nessas informações, Alice e Clara chegam a estas conclusões:

• Alice - “Independentemente do sinal da sua carga, a partícula L terá a direção de sua velocidade alterada pelo campo magnético da Terra.”

• Clara - “Se a partícula K tiver carga elétrica negativa, sua velocidade será reduzida pelo campo magnético da Terra e poderá não atingi-la.”

Considerando-se a situação descrita, é CORRETO afirmar que

a) apenas a conclusão de Alice está certa.         

b) apenas a conclusão de Clara está certa.        

c) ambas as conclusões estão certas.                                 

d) nenhuma das duas conclusões está certa. 

05-(UFMS-MS)

Um fio condutor, de comprimento L, percorrido por uma corrente de intensidade i, está imerso num campo magnético uniforme B. A figura a seguir mostra três posições diferentes do fio (a), (b) e (c), em relação à direção do campo magnético. Sendo F(a), F(b) e F(c) as intensidades das forças magnéticas produzidas no fio, nas respectivas posições, é correto afirmar que:

a) F(a) > F(b) > F(c).       

b) F(b) > F(a) > F(c).       

c) F(a) > F(c) > F(b).      

d) F(c) > F(b) > F(a).     

e) F(a) = F(b) = F(c).

06-(UEL-PR)

 "Trem magnético japonês bate seu próprio recorde de velocidade (da Agência Lusa) - Um trem japonês que levita magneticamente, conhecido por "Maglev", bateu hoje o seu próprio recorde de

velocidade ao atingir 560 km/h durante um teste de via.

O comboio de cinco vagões MLX01, cujo recorde anterior de 552 km/h fora alcançado em abril de 1999 com 13 pessoas a bordo, alcançou sua nova marca sem levar passageiros.

O trem japonês fica ligeiramente suspenso da via pela ação de magnetos, o que elimina a redução da velocidade causada pelo atrito com os trilhos". (Disponível:http:www1.folha.uol.com.br/folha/ciencia    Acesso em: 13 set. 2004).

É possível deixar suspenso um corpo condutor criando uma força magnética contrária à força gravitacional que atua sobre ele. Para isso, o corpo deve estar imerso em um campo magnético e por ele deve passar uma corrente elétrica. Considerando um fio condutor retilíneo como uma linha horizontal nesta folha de papel que você lê, que deve ser considerada como estando posicionada com seu plano paralelo à superfície terrestre e à frente do leitor. Quais devem ser as orientações do campo magnético e da corrente elétrica, de modo que a força magnética resultante esteja na mesma direção e no sentido contrário à força gravitacional que atua sobre o fio? Ignore as ligações do fio com a fonte de corrente elétrica.

a) A corrente deve apontar para esquerda ao longo do fio, e o campo magnético deve estar perpendicular ao fio, apontando para o leitor.

b) A corrente deve apontar para a esquerda ao longo do fio, e o campo magnético deve estar paralelo ao fio, apontando para a direita.

c) A corrente deve apontar para a direita ao longo do fio, e o campo magnético deve estar perpendicular ao fio, apontando para fora do plano da folha.

d) A corrente deve apontar para a direita ao longo do fio, e o campo magnético deve estar paralelo ao fio, apontando para a direita.

e) A corrente deve apontar para a esquerda ao longo do fio, e o campo magnético deve estar perpendicular ao fio, apontando para dentro do plano da folha.

07-(PUC-RS)

Resolver a questão com base nas informações a seguir.

O músculo cardíaco sofre contrações periódicas, as quais geram pequenas diferenças de potencial, ou tensões elétricas, entre determinados pontos do corpo.

A medida dessas tensões fornece importantes informações sobre o funcionamento do coração. Uma forma de realizar essas medidas é através de um instrumento denominado eletrocardiógrafo de fio.

Esse instrumento é constituído de um ímã que produz um campo magnético intenso por onde passa um fio delgado e flexível. Durante o exame, eletrodos são posicionados em pontos específicos do corpo e conectados ao fio. Quando o músculo cardíaco se contrai, uma tensão surge entre esses eletrodos e uma corrente elétrica percorre o fio. Utilizando um modelo simplificado, o posicionamento do fio retilíneo no campo magnético uniforme do ímã do eletrocardiógrafo pode ser representado como indica a figura a seguir, perpendicularmente ao plano da página, e com o sentido da corrente saindo do plano da página.

Com base nessas informações, pode-se dizer que, quando o músculo cardíaco se contrai, o fio sofre uma deflexão

a) lateral e diretamente proporcional à corrente que o percorreu. 

b) lateral e inversamente proporcional à intensidade do campo magnético em que está colocado. 

c) vertical e inversamente proporcional à tensão entre os eletrodos. 

d) lateral e diretamente proporcional à resistência elétrica do fio. 

e) vertical e diretamente proporcional ao comprimento do fio. 

08-(UFPEL-RS)

A figura a seguir representa um fio retilíneo e muito longo percorrido por uma corrente elétrica convencional i, de A para B.

Com relação ao sentido do campo magnético criado pela corrente elétrica no ponto P e a sua intensidade, é correto afirmar que

a) o sentido é para fora da página e sua intensidade depende da distância "r".

b) o sentido é para o ponto "1" e sua intensidade depende da distância "r".

c) o sentido é para o ponto "2" e sua intensidade independe da distância "r".

d) o sentido é para dentro da página e sua intensidade depende da distância "r".

e) o sentido é para o ponto "3"e sua intensidade depende de "i" e independe de "r".

09-(UFU-MG)

A agulha de uma bússola, inicialmente, aponta para a marcação Norte quando não passa corrente pelo fio condutor, conforme figura1.

Ao ligar as extremidades do fio condutor a uma pilha, por onde passa uma corrente, a agulha muda de direção, conforme figura 2. Com base neste experimento, é correto afirmar que

a) magnetismo e eletricidade são fenômenos completamente independentes no campo da física; o que ocorre é uma interação entre o fio e a agulha, independente de haver ou não corrente.

b) a corrente elétrica cria um campo magnético de forma que a agulha da bússola é alinhada na direção do campo magnético resultante. Este é o campo magnético da Terra somado, vetorialmente, ao campo magnético criado pela corrente que percorre o fio.

c) a bússola funciona devido aos polos geográficos, não tendo relação alguma com o campo magnético da Terra. A mudança de posição da agulha acontece pelo fato de o fio alterar a posição dos polos geográficos da Terra.

d) a agulha muda de direção porque existe uma força coulombiana repulsiva entre os elétrons do fio e os elétrons da agulha, conhecida como lei de Coulomb.

10-(PUC-SP)

A figura mostra um prego de ferro envolto por um fio fino de cobre esmaltado, enrolado muitas vezes ao seu redor. O conjunto pode ser considerado um eletroímã quando as extremidades do fio são conectadas aos polos de um gerador, que, no caso, são duas pilhas idênticas, associadas em série.

A respeito do descrito, fazem-se as seguintes afirmações:

I - Ao ser percorrido por corrente elétrica, o eletroímã apresenta polaridade magnética. Na representação da figura, a extremidade A (cabeça do prego) será um polo norte e a extremidade B será um polo sul.

II - Ao aproximar-se um prego de ferro da extremidade A do eletroímã e outro da extremidade B, um deles será atraído e o outro será repelido.

III - Ao substituir-se o conjunto de duas pilhas por outro de 6 pilhas idênticas as primeiras, também associadas em série, a intensidade do vetor indução magnética no interior e nas extremidades do eletroímã não sofrerá alteração, uma vez que esse valor independe da intensidade da corrente elétrica que circula no fio.

Está correto apenas o que se afirma em

11-(UFAL-AL) 

Uma corda metálica de uma guitarra elétrica se comporta como um pequeno ímã, com polaridades magnéticas norte e sul. Quando a corda é tocada, ela se aproxima e se afasta periodicamente de um conjunto de espiras metálicas enroladas numa bobina situada l logo abaixo.

A variação do fluxo do campo magnético gerado pela corda através da bobina induz um sinal elétrico (d.d.p. ou corrente), que muda de sentido de acordo com a vibração da corda e que é enviado para um amplificador.

Qual o cientista cujo nome está associado à lei física que explica o fenômeno da geração de sinal elétrico pela variação do fluxo magnético através da bobina?

a) Charles Augustin de Coulomb            

b) André Marie Ampère            

c) Hans Christian Oersted              

d) Georg Ohm 

e) Michael Faraday 

12-(FUVEST-SP) 

Aproxima-se um ímã de um anel metálico fixo em um suporte isolante, como mostra a figura. O

movimento do ímã, em direção ao anel,

a) não causa efeitos no anel.    

b) produz corrente alternada no anel.   

c) faz com que o polo sul do ímã vire polo norte e vice versa. 

d) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de atração entre anel e ímã. 

e) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de repulsão entre anel e ímã. 

Resolução Comentada

ELETROMAGNETISMO

Força Magnética – Campo Magnético

01-(ENEM-MEC)

Leia a teoria a seguir:

 O fenômeno da indução eletromagnética foi descoberto por Faraday em 1831, quando observou que um campo magnético pode induzir um campo elétrico, ou seja, demonstrou que, aproximando e afastando um imã de uma espira de fio condutor conectada a um galvanômetro (dispositivo que indica pequenas correntes), durante o movimento do imã o galvanômetro detectava o aparecimento de uma corrente elétrica no fio, e quando o imã  parava, essa corrente elétrica cessava, ou seja, a corrente elétrica surgia quando ocorria uma variação de fluxo magnético.

 A partir do fenômeno da indução eletromagnética foram construídos geradores de energia elétrica através das usinas hidrelétricas,

 termoelétricas ou nucleares que giram turbinas as quais movem gigantescos imãs e bobinas.

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

02-(PUC-MG)

Veja a expressão matemática abaixo que relaciona as intensidades dessas três grandezas:

A massa m da partícula também influi, pois, se F_m for a força resultante, F_m=m.a.

R- B

03-(UFMG-MG)

Entre os polos do imã a força magnética, pela regra da mão esquerda, estaria saindo da folha , mas

 como a carga é negativa está penetrando e desviando a carga para trás da folha (figura 1)  ---  quando a carga negativa passa entre as placas ela é desviada pela força elétrica para cima, atraída pela placa positiva e repelida pela negativa (figura 2)  ---  assim ela se desvia para trás da folha e para cima atingindo a região I  ---  R- A

04-(UFMG-MG) 

A força magnética sobre partícula em campo magnético tem intensidade dada por: F_mag = |q| v B senθ, onde θ é o ângulo entre os vetores .

Para a partícula K  ---   θ = 0°  ---  senθ = 0  ---   F_mag = 0  ---  essa partícula não sofre desvio, pois incide paralelamente a .

Para a partícula L  ---   θ = 90°  ---   senθ = 1 ---  F_mag = |q| v B  ---   a direção e o sentido dessa força são dados pela regra da mão esquerda  ---  a direção é perpendicular ao plano da figura, saindo se a carga é positiva; entrando se a carga é negativa, como ilustra as figuras.

R- A

05-(UFMS-MS)

Se você não domina a teoria leia-a atentamente  ---   Considere um condutor retilíneo de comprimento ℓ percorrido por uma corrente elétrica (elétrons livres com carga q, movendo-se com velocidade no interior do condutor, pela sua seção transversal). Esse fio condutor reto está imerso num campo magnético uniforme . Sobre cada carga elétrica q que constituem a corrente elétrica i surge uma

força magnética fornecida pela expressão F_m’=q.V.B.senθ e somando as intensidades de cada força F_m’ obtém-se uma força resultante F_m=n.F_m’, onde n é o número de cargas que passam pelo fio condutor num intervalo de tempo Δt  --- F_m=n.q.V.B.senθ  ---  V=ΔS/Δt=ℓ/Δt  ---  F_m= n.q. ℓ/Δt.B.senθ  ---  i=n.q/Δt  ---  F_m=B.i.ℓ.senθ

F_m – intensidade da força magnética que age sobre o fio – medida em newton (N), no SI.

B – intensidade do campo magnético – medido em tesla (T), no SI.

i – corrente elétrica no fio – medida em ampère (A), no SI.

θ – ângulo entre a direção de B e de i.

 A direção e sentido de  é fornecida pela regra da mão esquerda (veja figura abaixo) onde o dedo médio indica o sentido da

corrente elétrica i, pois o sentido convencional da corrente elétrica é o mesmo que o da velocidade das cargas positivas.

No exercício  ---  Caso(a)  ---  F(a)=B.i.L.sen45⁰=(√2/2).BiL  ---  caso (b)  ---  F(b)=BiL.sen90⁰=BiL  ---  caso (c)  ---  F(c)=BiLsen0^o=0  ---  

R- B

06-(UEL-PR)

Observe a figura abaixo onde está esquematizada a situação do exercício e, como ao força peso é vertical e para baixo, a força magnética deverá ser vertical e para cima para poder anular  a força

peso  ---  usando a regra da mão esquerda, a corrente elétrica deve apontar para a esquerda e o campo magnético deve ser perpendicular ao fio e saindo da folha  ---  R- A 

07-(PUC-RS)

 Quando o músculo cardíaco se contrai surge uma corrente elétrica no fio  ---  no caso, i saindo do plano da página  --- o campo magnético  é vertical e para baixo  ---  regra da mão esquerda  ---  a

 força magnética  será horizontal e para a direita  ---  Fm=BiL (direta mente proporcional a i)  ---  

R- A

08-(UFPEL-RS)

Leia informações abaixo:

Um dos processos práticos para se determinar a direção e o sentido do vetor indução magnética  ou vetor campo magnético, é a regra da mão direita. Esse sentido de depende do sentido da corrente que o origina.

Você coloca o polegar no sentido da corrente com a mão espalmada (primeira figura), em seguida

 você fecha a mão n pra pegar o fio (segunda figura) e o sentido da “fechada” de mão é o sentido do vetor (terceira figura). Observe na terceira figura que  é sempre tangente às linhas de indução em cada ponto.

No caso do exercício  ---   Pela regra da mão direita o sentido de  é para fora da página (saindo dela) e pela expressão matemática B=μ.i/2πr, a intensidade de B é inversamente proporciona à distância r  ---  R- A

09-(UFU-MG)

Quando não passa corrente elétrica pelo fio, a agulha da bússola indica a direção norte sul magnética da Terra  ---  quando passa corrente elétrica no fio, surge outro campo magnético devido ao fio e a agulha da bússola irá indicar outra posição que é obtida pela soma vetorial dos dois campos magnéticos, ou seja, = +   ---  R- B

10-(PUC-SP)

Se você não domina a teoria, ela está a seguir:  

 Um solenoide ou uma bobina longa é constituído por um condutor enrolado por um número muito grande de espiras iguais, uma ao lado da outra, conforme figura abaixo.

 Quando o solenoide é percorrido por corrente elétrica ele se transforma num imã artificial (eletroímã) e a configuração de suas linhas de indução é obtida pela reunião das configurações de cada espira o que equivale à configuração das linhas de indução de um imã natural.

O sentido das linhas de indução no solenoide é fornecido pela regra da mão direita aplicada em uma

de suas espiras (figura 2) “polegar no senti da corrente i e você fecha a mão passando por dentro da espira e no sentido da fechada da mão está o sentido das linhas de indução do campo magnético” e em seu interior o campo magnético é praticamente uniforme (figura 1) e fora são linhas que saem do polo norte e chegam ao polo sul.

 As linhas de força do campo magnético produzido por um solenoide são idênticas aos do campo magnético produzido por um

ímã.  Na prática, é indiferente produzir-se um campo magnético por um ímã ou por um solenoide.

 No interior do solenoide o campo magnético é praticamente uniforme e sua intensidade é constante e vale:

No caso do exercício:

I- Pela regra da mão direita você verifica que está correta.  

II- Falsa  ---  imã (artificial ou natural) atrai ferro independente da polaridade.

III- Falsa  ---  o vetor indução magnética no interior do imã é proporcional a corrente elétrica i que irá aumentar (veja fórmula acima).

R- D

11-(UFAL-AL) 

R- E  ---  veja resolução do exercício anterior 

12-(FUVEST-SP) 

 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 polo norte, surgirá na face do anel frontal ao ímã, também um polo norte, gerando uma força de repulsão entre eles. 

R- E