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EXERCÍCIO DE AVALIAÇÃO DE CONTEÚDO
ASSUNTO : CAMPO MAGNÉTICO; FORÇA MAGNÉTICA E ENERGIA
1) Um fio retilíneo de 2,0 m e massa de 150 g transporta uma corrente em uma região em que o campo magnético da Terra é horizontal com um módulo de 0,55 G. (a) Qual é o valor mínimo da corrente nesse fio para que seu peso seja totalmente sustentado pela força magnética em função do campo terrestre, supondo que nenhuma outra força, além da gravidade, atue sobre ele? Considere g = 9,81 m/s².
r r (b) Determine as orientações da corrente I e dos vetores l e B , para que o fio seja sustentado pelo campo terrestre. Considere um campo magnético orientado de sul para norte. (c) Represente a situação descrita no item anterior.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------2) UM MOTOR ELÉTRICO SIMPLES TEM UMA BOBINA CIRCULAR DE 100 VOLTAS DE RAIO 15 mm, QUE TRANSPORTA UMA CORRENTE DE 65 mA EM UM CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME DE MÓDULO B = 23 mT. EM DADO INSTANTE, A BOBINA É ORIENTADA DE MODO QUE A DIREÇÃO DA ÁREA FAÇA UM ÂNGULO Ɵ = 25º COM O CAMPO. A BOBINA PIVOTA EM TORNO DE UM EIXO PELO SEU CENTRO, PERPENDICULARMENTE A A E A B. (a) DETERMINE O MÓDULO E A DIREÇÃO DO TORQUE MAGNÉTICO SOBRE A BOBINA. (b) QUAL SERÁ O RESULTADO SE A CORRENTE FOR INVERTIDA? (c) PARA QUAL ORIENTAÇÃO DA BOBINA O MÓDULO DO TORQUE É MÁXIMO E QUAL É ESSE MÁXIMO?
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3) Uma bobina com momento magnético 1,45 A.m² está orientada, inicialmente, com seu momento magnético antiparalelo a um campo magnético com módulo igual a 0,835 T. Qual é a variação da energia potencial da bobina quando ela gira 180º, de modo que seu momento magnético fique paralelo ao campo?
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DE CONTEÚDO LEI DE FARADAY Uma bobina retangular plana com 50 espiras possui dimensões de 25,0 cm por 30,0 cm. Ela está em um campo magnético uniforme, de 1,20 T, com o seu plano no sentido paralelo em relação ao campo. Em 0,222 s, ela gira de modo que o seu plano fique perpendicular ao campo. (a) Qual é a variação no fluxo magnético através da bobina produzida por essa rotação? (b) Determine o módulo da f.e.m. induzida média na bobina durante essa rotação. Resposta: (a) 4,50 T.m² = 4,50 Wb ; (b) 20,3 V -------------------------------------------------------------------------------------------------------------Uma bobina com raio de 4,0 cm, com 500 espiras, é colocada em um campo magnético uniforme que varia com o tempo de acordo com a relação: B = (0,0129 T/s)t + (3,0x10-5 T/s4)t4. A bobina está conectada a um resistor de 600 ohms e seu plano é perpendicular ao campo magnético. A resistência da bobina pode ser desprezada. (a) Calcule o módulo da f.e.m. induzida na bobina em função do tempo. (b) Qual é o módulo da corrente que passa no resistor para t = 5,0 s? Resposta: (a) ε = 0,0302 +3,0x10-4 t³ (V) ; (b) 0,113 mA -------------------------------------------------------------------------------------------------------------O rotor de um pequeno gerador é constituído por uma bobina chata de seção reta quadrada de lado igual a 1,60 cm, com 120 espiras. A bobina gira em um campo magnético de 0,0750 T. Qual será a velocidade angular da bobina, em rpm (rotações por minuto), se a f.e.m. máxima produzida for igual a 24,0 mV?
RESOLVER: - MÓDULO E SENTIDO DE UMA f.e.m. INDUZIDA Uma bobina com 500 espiras circulares com raio igual a 4,0 cm é colocada entre os pólos de um grande eletroímã, onde o campo magnético é uniforme e forma um ângulo de 60° com o plano da bobina. O campo magnético diminui com uma taxa igual a 0,200 T/s. (a) Desenhe a posição da bobina em meio ao campo magnético. (b) Qual o módulo e o sentido da f.e.m. induzida?
EXERCÍCIO DE AVALIAÇÃO DE CONTEÚDO ASSUNTO : CAMPO MAGNÉTICO; FORÇA MAGNÉTICA, ENERGIA E TORQUE 1) Uma partícula com carga de 7,80 µC está se movendo com velocidade r v = −(3,80 × 10 3 m / s ) ˆj . A força magnética que atua sobre a partícula é medida como: r F = + (7,60 × 10 −3 N )iˆ − (5,20 ×10 −3 N )kˆ . (a) Calcule todos os componentes do campo magnético que puder, a partir dessa informação. (b) Há componentes do campo magnético que não são determinados pela medição da força? Explique. r r r r (c) Calcule o produto escalar B.F . Qual é o ângulo entre B e F ? -------------------------------------------------------------------------------------------------------------2) Uma espira retangular de 5,0 cm x 8,0 cm possui plano paralelo a um campo magnético de 0,19 T. A espira conduz corrente igual a 6,2 A. (a) Qual é o módulo do torque que atua sobre a espira? (b) Qual é o módulo do momento magnético da espira? (c) Qual é o torque máximo que pode ser obtido sobre uma espira circular com o mesmo comprimento total da espira retangular e conduzindo a mesma corrente nesse campo magnético? -------------------------------------------------------------------------------------------------------------3) Uma bobina de 12 voltas, quadradas, com 40 cm de lado, é percorrido por uma corrente de 3 A. O plano da bobina é o plano xy, e ela está num campo magnético uniforme:
r B = (0,3T )iˆ + (0,4T )kˆ
Calcular: (a) o momento magnético (módulo, direção e sentido) da bobina; (b) o torque (módulo, direção e sentido) do campo sobre a bobina. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------4) Pedem-se: (a) Calcular a velocidade de um feixe de elétrons que sofre, simultaneamente, a ação de um campo elétrico de 1,56x104 V/m e de um campo magnético igual a 4,62x10-3 T, com ambos os campos ortogonais ao feixe e perpendiculares entre si e sabendo que o feixe não sofre nenhum desvio. (b) Fazer um diagrama para mostrar as orientações relativas dos vetores v, E e B. (c) Quando o campo elétrico é removido, qual é o raio da órbita do elétron? Qual é o período dessa órbita? --------------------------------------------------------------------------------------------------------------
