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INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA Questão 1 (FUVEST) 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. Questão 2 (PASUSP) Dínamos de bicicleta, que são geradores de pequeno porte, e usinas hidrelétricas funcionam com base no processo de indução eletromagnética, descoberto por Faraday. As figuras abaixo representam esquematicamente o funcionamento desses geradores.

Nesses dois tipos de geradores, a produção de corrente elétrica ocorre devido a transformações de energia a) mecânica em energia elétrica. b) potencial gravitacional em energia elétrica. c) luminosa em energia elétrica. d) potencial elástica em energia elétrica. e) eólica em energia elétrica. Questão 3 (FUVEST) Em uma experiência, um longo fio de cobre foi enrolado, formando dois conjuntos de espiras, E1 e E2 ,ligados entre si e mantidos muito distantes um do outro. Em um dos conjuntos, E2, foi colocada uma bússola, com a agulha apontando para o Norte, na direção perpendicular ao eixo das espiras. A experiência consistiu em investigar possíveis efeitos sobre essa bússola, causados por um ímã, que é movimentado ao longo do eixo do conjunto de espiras E1. Foram analisadas três situações: I. Enquanto o ímã é empurrado para o centro do conjunto das espiras E1. II. Quando o ímã é mantido parado no centro do conjunto das espiras E1. III. Enquanto o ímã é puxado, do centro das espiras E1, retornando a sua posição inicial.

Um possível resultado a ser observado, quanto à posição da agulha da bússola, nas três situações dessa experiência, poderia ser representado por


INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA

O eixo do conjunto de espiras E2 tem direção leste-oeste. Questão 4 (Unicamp) O alicate-amperímetro é um medidor de corrente elétrica, cujo princípio de funcionamento baseia se no campo magnético produzido pela corrente. Para se fazer uma medida, basta envolver o fio com a alça 2,5 cm do amperímetro, como ilustra a figura ao lado.

a) No caso de um fio retilíneo e longo, pelo qual passa uma corrente i, o alça do módulo do campo magnético produzido a uma distância r do centro amperímetro do fio é dado por B = -5

µ 0i − 7 Tm , onde µ 0 = 4πx10 . Se o campo magnético num ponto da alça 2πr A

circular do alicate da figura for igual a 1,0x10 T, qual é a corrente que percorre o fio situado no centro da alça do amperímetro? 2 b) A alça do alicate é composta de uma bobina com várias espiras, cada uma com área A = 0,6 cm . Numa certa medida, o campo -6 -3 magnético, que é perpendicular à área da espira, varia de zero a 5,0 × 10 T em 2,0 × 10 s. Qual é a força eletromotriz induzida, ε , em uma espira? A lei de indução de Faraday é dada por: produto do campo magnético pela área da espira.

ε

=

∆Φ ∆t

, onde

Φ

é o fluxo magnético, que, nesse caso, é igual ao

Questão 5 (FUVEST) É possível acender um LED, movimentando-se uma barra com as mãos? Para verificar essa possibilidade, um jovem utiliza um condutor elétrico em forma de U, sobre o qual pode ser movimentada uma barra M, também condutora, entre as posições X1 e X2. Essa disposição delimita uma espira condutora, na qual é inserido o LED, cujas características são indicadas na tabela ao lado. Todo o conjunto é colocado em um campo magnético B (perpendicular ao plano dessa folha e entrando nela), com intensidade de 1,1 T. O jovem, segurando em um puxador isolante, deve fazer a barra deslizar entre X1 e X2. Para verificar em que condições o LED acenderia durante o movimento, estime:


INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA

a) A tensão V, em volts, que deve ser produzida nos terminais do LED, para que ele acenda de acordo com suas especificações. b) A variação

∆φ

do fluxo do campo magnético através da espira, no movimento entre X1 e X2.

c) O intervalo de tempo que o LED acenda.

∆ t, em s, durante o qual a barra deve ser deslocada entre as duas posições, com velocidade constante, para

LED (diodo emissor de luz) Potência 24 mW Corrente 20 mA Luminosidade 2 Lumens NOTE E ADOTE: A força eletromotriz induzida

ε

=-

ε

é tal que

∆ φ / ∆ t.

Questão 6 (UFMG) Uma bobina condutora, ligada a um amperímetro, é colocada em uma região onde há um campo magnético , uniforme, vertical, paralelo ao eixo da bobina, como representado nesta figura:

Essa bobina pode ser deslocada horizontal ou verticalmente ou, ainda, ser girada em torno do eixo PQ da bobina ou da direção RS, perpendicular a esse eixo, permanecendo, sempre, na região do campo. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que o amperímetro indica uma corrente elétrica quando a bobina é a) deslocada horizontalmente, mantendo-se seu eixo paralelo ao campo magnético. b) deslocada verticalmente, mantendo-se seu eixo paralelo ao campo magnético. c) girada em torno do eixo PQ. d) girada em torno da direção RS. Questão 7 (UEL) Uma maneira de produzir corrente elétrica a partir de um campo magnético é, por exemplo, movimentando um imã dentro de uma bobina ou selenóide, princípio dos geradores elétricos e dínamos. Considere a figura, que mostra um ímã sendo empurrado perpendicularmente ao centro de uma espira de cobre fechada. Sobre essa situação, indique a afirmativa correta:


INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA a) Será gerada na espira uma corrente elétrica no sentido anti-horário, somente se o movimento do ímã for acelerado. b) O ímã sofrerá uma força de resistência ao seu movimento devido a uma corrente elétrica induzida na espira no sentido anti-horário. c) Se o ímã for empurrado com os pólos invertidos em relação à figura, ele não sofrerá uma força de resistência ao seu movimento e surgirá na espira uma corrente elétrica induzida no sentido horário. d) Se deslocarmos a espira em torno do ímã, agora parado, uma corrente elétrica induzida circulará sobre a espira de cobre no sentido horário e fará surgir uma força de resistência ao movimento da espira. e) Independentemente do sentido, a corrente induzida será sempre horária enquanto o ímã estiver em movimento através da espira. Questão 8 (FUVEST) Duas bobinas iguais, B1 e B2, com seus eixos alinhados, são percorridas por uma mesma corrente elétrica e produzem um campo magnético uniforme no espaço entre elas. Nessa região, há uma espira, na qual, quando o campo magnético varia, é induzida uma força eletromotriz ε , medida pelo voltímetro. Quando a corrente I, que percorre as bobinas, varia em função do tempo, como representado no Gráfico A da folha de respostas, mede-se ε A = 1,0V, para o instante t = 2 s.

Para analisar esse sistema, a) construa, na folha de respostas, o gráfico RA, da variação de ε, em função do tempo, para o intervalo entre 0 e 6s, quando a corrente I varia como no Gráfico A. b) determine o valor de ε B para t = 2s e construa o gráfico RB, da variação de, ε em função do tempo, para o intervalo entre 0 e 6 s, quando a corrente I varia como no Gráfico B. c) determine o valor de ε C para t = 5s e construa o gráfico RC, da variação de ε , em função do tempo, para o intervalo entre 0 e 6s, quando a corrente I varia como no Gráfico C. NOTE E ADOTE A força eletromotriz induzida em uma espira é proporcional à variação temporal do fluxo do campo magnético em sua área. Questão 9 (UFSC) Ao fazer uma demonstração em uma aula experimental, um professor de Física introduz uma espira metálica retangular de





lados a e b, com velocidade constante v , em uma região onde há um campo magnético B constante, perpendicular ao plano da espira, como mostra a figura abaixo. O trecho esquerdo da espira, de comprimento a, tem resistência R e o restante dela tem resistência desprezível.

Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. O sentido da corrente induzida na espira é horário. 02. A transformação do trabalho mecânico realizado pelo professor em energia térmica na espira é explicada pelo princípio da conservação da energia.

 04. O fluxo magnético dentro do plano da espira não varia, pois o campo magnético B , na região, tem módulo constante. 08. A lei de Lenz, que determina o sentido da corrente induzida na espira, é uma conseqüência do princípio da conservação da energia. 2 2 16. Atua sobre o fio esquerdo da espira, de resistência R e comprimento a, uma força magnética de módulo horizontal e sentido da direita para a esquerda.

B a v R , direção


INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA Questão 10 (UEL) Um professor deseja exemplificar, através de um experimento, uma determinada lei física a seus alunos. Para isso, ele prende um ímã permanente à extremidade de uma mola, e constrói uma bobina circular com um fio de cobre, ligando as suas extremidades a um multímetro. A seguir, prende esta bobina num suporte isolante e faz o sistema ímã-mola oscilar, atravessando perpendicularmente o plano da bobina através do seu centro. É correto afirmar que, com esse equipamento, o professor pode exemplificar a lei de: a) Coulomb, referente à corrente elétrica medida pelo multímetro e criada pelos elétrons que se movem no fio, devido ao campo elétrico do ímã. b) Hooke, referente à corrente elétrica medida pelo multímetro e criada pela amplitude de oscilação do ímã em movimento. c) Ohm, referente à diferença de potencial medida pelo multímetro e criada pela variação da resistividade elétrica do fio, produzida pelo ímã em movimento. d) Faraday, referente à diferença de potencial medida pelo multímetro e criada pela variação do fluxo magnético, produzida pelo ímã em movimento. e) Snell, referente à corrente elétrica medida pelo multímetro e criada pela variação do índice de refração do cobre, devido ao campo magnético produzido pelo ímã em movimento. Questão 11 (UEPB) O cientista inglês Michael Faraday (1791-1867) dedicou seus estudos a diversos ramos da Física, entre eles o Eletromagnetismo. Nesse ramo, sua grande contribuição foi, sem dúvida, a descoberta do fenômeno da indução eletromagnética, que possibilitou o surgimento e o desenvolvimento dos grandes geradores elétricos e transformadores, equipamentos imprescindíveis aos atuais sistemas elétricos de energia, utilizados em todo o mundo. A respeito destas informações, analise as proposições a seguir. I. O fenômeno da indução magnética consiste na geração de uma força eletromotriz entre os terminais de um fio condutor quando submetido a um fluxo magnético que varia com o tempo. II. Os transformadores podem aumentar ou diminuir a tensão a eles fornecida, permitindo a adequação dos valores da intensidade de corrente transmitida e reduzindo perdas por efeito Joule, mas só funcionam em corrente contínua. III. A preferência pela distribuição de energia elétrica através de corrente alternada em vez de corrente contínua deve-se à possibilidade de transformar e ajustar os valores da corrente e da tensão de acordo com a necessidade. A partir da análise feita, assinale a alternativa correta: a) Apenas as proposições I e II são verdadeiras. b) Apenas as proposições I e III são verdadeiras. c) Apenas a proposição I é verdadeira. d) Apenas a proposição II é verdadeira. e) Todas as proposições são verdadeiras. Questão 12 (VUNESP) Sobre uma espira que se move da esquerda para a direita, sem girar, perpendicularmente a um campo magnético constante e uniforme, pode-se afirmar que a) não aparecerá corrente elétrica na espira. b) aparecerá uma corrente elétrica na espira no sentido anti-horário. c) uma corrente elétrica surgirá na espira, cujo sentido dependerá da direção do campo magnético. d) haverá uma corrente elétrica na espira no sentido horário. e) o valor da corrente elétrica que surgirá na espira será proporcional ao valor do módulo da velocidade da espira. Questão 13 (VUNESP) Uma espira, locomovendo-se paralelamente ao solo e com velocidade constante, atravessa uma região onde existe um campo magnético uniforme, perpendicular ao plano da espira e ao solo. O fluxo magnético registrado, a partir do instante em que a espira entra nessa região até o instante de sua saída, é apresentado no gráfico da figura.

Analisando o gráfico, pode-se dizer que a força eletromotriz induzida, em volts, no instante t = 0,2s, é a) 80. b) 60. c) 40. d) 20. e) 0.


INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA Questão 14 (UFMG) Rafael utiliza duas bobinas, uma pilha, um interruptor e um amperímetro para fazer a montagem mostrada nesta figura:

Ele liga uma das bobinas em série com a pilha e com o interruptor, inicialmente, desligado. A outra bobina, ele a conecta ao amperímetro e a coloca próximo à primeira. Em seguida, Rafael liga o interruptor no instante t1 e desliga-o no instante t2. Assinale a alternativa cujo gráfico melhor representa a corrente no amperímetro em função do tempo, na situação descrita. a)

b)

c)

d)

Questão 15 (Vunesp) Em um circuito, uma bateria fornece uma d.d.p. constante para manter uma lâmpada acesa, como mostra a figura.


INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA

Um ímã é inserido rapidamente entre as espiras formadas com o fio do circuito que liga a lâmpada à bateria. Pode-se dizer que, durante o período de tempo em que o ímã é inserido, o brilho da lâmpada a) diminui apenas para o caso em que A é o pólo norte do ímã. b) diminui apenas para o caso em que A é o pólo sul do ímã. c) diminui, qualquer que seja o pólo em A. d) não se altera, qualquer que seja o pólo em A. e) não se altera porque o processo é rápido. Questão 16 (UFMG) Em uma aula, o Prof. Antônio apresenta uma montagem com dois anéis dependurados, como representado na figura ao lado. Um dos anéis é de plástico - material isolante - e o outro é de cobre - material condutor.

Em seguida, o Prof. Antônio mostra que o anel de plástico e o de cobre não são atraídos nem repelidos por um ímã que está parado em relação a eles. Ele, então, aproxima rapidamente o ímã, primeiro, do anel de plástico e, depois, do anel de cobre. Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que a) os dois anéis se aproximam do ímã. b) o anel de plástico não se movimenta e o de cobre se afasta do ímã. c) nenhum dos anéis se movimenta. d) o anel de plástico não se movimenta e o de cobre se aproxima do ímã. Questão 17 (UFV) A figura abaixo ilustra uma espira circular, nas proximidades de um circuito, inicialmente percorrido por uma corrente i constante. S é a chave desse circuito.

É CORRETO afirmar que: a) haverá corrente elétrica constante na espira enquanto a chave S for mantida fechada. b) haverá uma corrente elétrica instantânea na espira se a chave S for subitamente aberta. c) haverá corrente elétrica constante na espira se a chave S for aberta e assim mantida. d) não haverá uma corrente elétrica na espira se ela for aproximada do circuito enquanto a chave S está fechada. e) haverá uma corrente elétrica constante na espira se ela for afastada do circuito após a chave S ser aberta. Questão 18 (Unicamp) O princípio de funcionamento dos detectores de metais utilizados em verificações de segurança é baseado na lei de indução de Faraday. A força eletromotriz induzida por um fluxo de campo magnético variável através de uma espira gera uma corrente. Se um pedaço de metal for colocado nas proximidades da espira, o valor do campo magnético será alterado, modificando a corrente na espira. Essa variação pode ser detectada e usada para reconhecer a presença de um corpo metálico nas suas vizinhanças.


INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA

a) Considere que o campo magnético B atravessa perpendicularmente a espira e varia no tempo segundo a figura. Se a espira tem raio de 2cm, qual é a força eletromotriz induzida? -8 b) A espira é feita de um fio de cobre de 1mm de raio e a resistividade do cobre é ρ = 2 × 10 ohm-metro. A resistência de um fio é

R=ρ dada por

L A

onde L é o seu comprimento e A é a área da sua seção reta. Qual é a corrente na espira?

Questão 19 (UFSC) A energia eólica pode ser uma excelente opção para compor a matriz energética de uma nação como o Brasil. Um estudante -3 2 construiu um modelo de gerador elétrico “eólico” colocando um ventilador na frente de pás conectadas a uma espira com 1x10 m de -2 área, que está em um campo magnético constante de 2x10 T. O modelo do gerador está representado pelo esquema abaixo. Observe-o e assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. Mesmo com o ventilador ligado e a espira girando, a lâmpada não brilha constantemente, pois a corrente gerada é alternada. 02. Enquanto a espira estiver girando, o campo magnético gera sobre ela um torque que se opõe ao seu movimento de rotação. 04. Correntes alternadas são normalmente usadas nas linhas de transmissão, pois podem ser diminuídas ou aumentadas se utilizarmos transformadores. 08. Mesmo sem vento e com a espira parada, teremos uma força eletromotriz induzida, pois um campo constante sempre gera uma força eletromotriz sobre uma espira. -5 2 -5 2 16. O módulo do fluxo magnético na espira varia entre -2x10 T m e o valor máximo de 2x10 T m . Questão 20 (Fuvest) Dois anéis circulares iguais, A e B, construídos com fio condutor, estão frente a frente.

O anel A está ligado a um gerador, que pode lhe fornecer uma corrente variável. Quando a corrente i que percorre A varia como no Gráfico I, uma corrente é induzida em B e surge, entre os anéis, uma força repulsiva, (representada como positiva), indicada no Gráfico II.


INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA Considere agora a situação em que o gerador fornece ao anel A uma corrente como indicada no Gráfico III. Nesse caso, a força entre os anéis pode ser representada por:

GABARITO Questão 1 Alternativa: E Questão 2 Alternativa: A Questão 3 Alternativa: A Questão 4 Resposta: a) i = 1,25A -7 b) ε = -1,5x10 V Questão 5 a) V = 1,2V -1 b) ∆φ = 2,64 . 10 Wb c)

∆ t = 2,2. 10-1 s

Questão 9 Resposta: 11 Alternativas Corretas: 01, 02 e 08 Questão 10 Alternativa: D Questão 11 Alternativa: B Questão 12 Alternativa: A Questão 13 Alternativa: E Questão 14 Alternativa: B

Questão 6 Alternativa: D

Questão 15 Alternativa: A

Questão 7 Alternativa: B

Questão 16 Alternativa: B

Questão 8 -

Questão 17 Alternativa: B Questão 18 a) EIND = 12 µV b) i = 15mA Questão 19 01 02 04 V V V TOTAL = 23 Questão 20 Alternativa: C

08 F

16 V

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sun of there

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