Estudar 047

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Estudar 047
Questão 1
Nas ilustrações, as cargas QA, Qb e Qc são idênticas (têm mesmo valor e mesmo sinal), estão fixas nas
posições representadas e interagem somente por força coulombiana. A ilustração que representa
melhor a resultante das forças das cargas QB e Qc sobre a QA é:
Gabarito:
A
Resolução:
Como a distância entre a entre as cargas C e A é o dobro da distância entre as cargas B e A, a força
aplicada pela carga C na carga A é quatro vezes menor que a força aplicada pela carga B na carga A.
As cargas possuem todas a mesmo valor; logo, as forças são todas de repulsão. Dessa forma, a força
resultante sobre a carga A é dada por:
Questão 2
Pesquisas sobre a atmosfera terrestre mostram a existência de um campo elétrico radial de
aproximadamente 100 V/m às proximidades da superfície. As linhas de força associadas a esse
campo terrestre possuem o sentido orientado de cima para baixo. Com base nessas informações, é
verdadeiro afirmar que:
 
a) se o efeito gravitacional for desprezível em íons positivos livres na atmosfera, estes tendem a
subir.
 
b) os potenciais elétricos diminuem em uma linha de força do campo elétrico terrestre, com o
aumento da distância em relação à superfície da Terra.
 
c) a intensidade do campo sendo 100 V/m, significa que a cada deslocamento de 200 cm paralelo à
superfície da Terra, o potencial elétrico varia 200 V.
 
d) considerando que uma gotícula de água da atmosfera fique polarizada, sua parte inferior ficará
positiva e sua parte superior ficará negativa.
Gabarito:
D
Resolução:
a) Errada. Os íons seguirão o sentido do campo.
b) Errada. Os potenciais elétricos não diminuem em uma linha de força.
c) Errada. O potencial não varia.
d) Correta. Seguirá o mesmo sentido do campo.
Questão 3
Um ímã natural está se aproximando, com velocidade constante, de uma espira condutora,
conforme mostrado na figura a seguir. É CORRETO afirmar que a força eletromotriz na espira:
a) existe somente quando o ímã está se aproximando da espira.
b) existe somente quando o ímã está se afastando da espira.
c) existe quando o ímã está se aproximando ou se afastando da espira.
d) existe somente quando o ímã está no centro da espira.
e) é sempre nula.
Gabarito:
C
Resolução:
Havendo variação de fluxo magnético que atravessa a espira, aparece uma força eletromotriz
induzida nela. Se aproximarmos ou afastarmos o imã da espira, temos variação de fluxo.
Questão 4
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 
 
(A) 
(B)
(C)
(D)
(E)
Gabarito:
A
Resolução:
Quando o imã se move dentro do tubo de cobre, o fluxo aumenta, e essa variação induz uma corrente
elétrica no tubo, que pela Lei de Lenz, e de acordo com a polaridade do tubo, deve ter sentido anti-
horário, de forma que haja repulsão.
A força de repulsão ao imã, que aparece representada na alternativa A, tem origem no campo
magnético criado pela corrente induzida no tubo de cobre.
Questão 5
Leia o texto e responda à questão:
Nuvens, relâmpagos e trovões talvez estejam entre os primeiros fenômenos naturais observados
pelos humanos pré-históricos. (...) A teoria precipitativa é capaz de explicar convenientemente os
aspectos básicos da eletrificação das nuvens, por meio de dois processos (...). No primeiro deles, a
existência do campo elétrico atmosférico dirigido para baixo (...) Os relâmpagos são descargas de
curta duração, com correntes elétricas intensas, que se propagam por distâncias da ordem de
quilômetros (...).
(FERNANDES, W. A.; PINTO Jr. O.; PINTO, I. R. C. A. Eletricidade e poluição no ar. Ciência Hoje. v. 42, n.
252. set. 2008. p. 18.)
 
Revistas de divulgação científica ajudam a população, de um modo geral, a se aproximar dos
conhecimentos da Física. No entanto, muitas vezes alguns conceitos básicos precisam ser
compreendidos para o entendimento das informações.
Nesse texto, estão explicitados dois importantes conceitos elementares para a compreensão das
informações dadas: o de campo elétrico e o de corrente elétrica.
 
Assinale a alternativa que corretamente conceitua campo elétrico.
a) O campo elétrico é uma grandeza vetorial definida como a razão entre a força elétrica e a carga
elétrica.
b) As linhas de força do campo elétrico convergem para a carga positiva e divergem da carga
negativa.
c) O campo elétrico é uma grandeza escalar definida como a razão entre a força elétrica e a carga
elétrica.
d) A intensidade do campo elétrico no interior de qualquer superfície condutora fechada depende da
geometria desta superfície.
e) O sentido do campo elétrico independe do sinal da carga Q, geradora do campo.
Gabarito:
A
Resolução:
a) Correta. O campo elétrico é uma grandeza vetorial que pode ser definida como a razão entre a
força aplicada em uma carga elétrica imersa neste campo e o valor dessa carga em módulo.
b) Incorreta. As linhas de campo elétrico divergem de uma carga positiva e convergem para uma
carga negativa.
c) Incorreta. O campo elétrico é uma grandeza vetorial.
d) Incorreta. Um condutor em equilíbrio eletrostático tem campo elétrico interno nulo. As cargas
repousam em sua superfície externa. Dessa forma, não há campo elétrico em seu interior.
e) Incorreta. Cargas positivas geram campos que delas divergem, e negativas, que para elas
convergem. Portanto, o sentido da linha de força associada a uma carga geradora Q, depende do
sinal dela.
Questão 6
Sabe-se que uma corrente elétrica pode ser induzida em uma espira colocada próxima a um cabo de
transmissão de corrente elétrica alternada – ou seja, uma corrente que varia com o tempo.
 
Considere que uma espira retangular é colocada próxima a um fio reto e longo de duas maneiras
diferentes, como representado nestas figuras:
Na situação representada em I, o fio está perpendicular ao plano da espira e, na situação
representada em II, o fio está paralelo a um dos lados da espira.
 
Nos dois casos, há uma corrente alternada no fio.
 
Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que uma corrente elétrica induzida na
espira
 
a. ocorre apenas na situação I.
b. ocorre apenas na situação II.
c. ocorre nas duas situações.
d. não ocorre em qualquer das duas situações.
 
Gabarito:
B
Resolução:
Um fio reto percorrido por corrente gera um campo magnético em círculos concêntricos de raios até o
infinito, onde em um plano perpendicular ao comprimento do fio teremos vários campos, em vários
círculos.
Veja a figura acima.
Para que haja uma corrente induzida na espira é necessário que o campo atravesse o plano da espira
variando no tempo (fluxo através da espira), conforme a Lei de Faraday.
Na situação I, mesmo a corrente sendo alternada, ou seja, temos um fluxo oscilante no tempo. Esse
fluxo ocorre paralelo ao plano da espira, não a atravessando. Então, não ficará caracterizada a
variação no interior da espira, fator gerador da corrente induzida ou da fem induzida.
Já na situação II, o fioreto é paralelo ao plano da espira e o campo gerado por sua corrente alternada
penetra no plano da espira. Dessa forma, poderemos ter um fluxo oscilante no tempo, o que fará com
que haja corrente induzida ou fem induzida.
Alternativa B
Questão 7
Três esferas metálicas, apoiadas em suportes isolantes, são colocadas próximas, como no desenho
abaixo, porém sem se tocarem. Um bastão carregado positivamente é aproximado da primeira
esfera.
Assinale o diagrama que melhor representa a distribuição de cargas nas esferas.
Gabarito:
A
Resolução:
Pelo princípio de atração e repulsão, o lado esquerdo da esfera que se encontra mais próxima do
bastão terá um excesso de elétrons. Seu lado direito, um excesso de prótons. A esfera do meio, um
excesso de elétrons na esquerda e um excesso de prótons na direita. A esfera da direita também se
encontrará dessa maneira.
Questão 8
Na figura abaixo, um fio condutor flexível encontra-se na presença de um campo magnético
constante e uniforme perpendicular ao plano da página. Na ausência de corrente elétrica, o fio
permanece na posição B. Quando o fio é percorrido por certa corrente elétrica estacionária, ele
assume a posição A.
Para que o fio assuma a posição C, é necessário
(A) inverter o sentido da corrente e do campo aplicado.
(B) inverter o sentido da corrente ou inverter o sentido do campo.
(C) desligar lentamente o campo.
(D) desligar lentamente a corrente.
(E) desligar lentamente o campo e a corrente.
Gabarito:
B
Resolução:
(Resolução oficial)
O campo magnético apontando para fora do plano faz com que o fio assuma a posição A quando a
corrente flui de cima para baixo. Quando o campo aponta para dentro, a corrente flui de baixo para
cima. Portanto, invertendo-se o sentido do campo ou da corrente, o fio deve assumir a posição
simétrica em C.
Questão 9
Três partículas de massas e velocidades iguais penetram em uma região onde existe um campo
magnético uniforme B (perpendicular ao plano do papel e apontando para fora) e descrevem as
trajetórias 1, 2 e 3 representadas na figura.
Considere que os raios das trajetórias das partículas 1 e 3 são iguais e que as velocidades das três
partículas são perpendiculares ao campo magnético. Nesse contexto, sobre as cargas elétricas das
partículas 1, 2 e 3, é correto afirmar:
 
a) |q1| > |q2| > |q3|
b) q1 > 0, q2 > 0, q3 0, q2que a
capacitância de tal capacitor vale:
 
A) 2 × 10−6 F
B) 3 × 10−6 F
C) 4 × 10−6 F
D) 5 × 10−6 F
E) 6 × 10−6 F
Gabarito:
D
Resolução:
A energia potencial eletrostática E, armazenada num capacitor de capacitância C, em equilíbrio sob
uma tensão V, é dada por E = CV2/2. Assim, C = 2E/V2 = 5 × 10−6 F.
Questão 15
Na figura, as setas com as legendas p e e representam a direção e o sentido da velocidade de um
próton e de um elétron, respectivamente, ao penetrarem numa região de campo magnético
constante e uniforme , em diferentes instantes e com diferentes velocidades.
 
 
Considerando que cada uma dessas partículas esteve sujeita apenas à ação do campo magnético,
pode-se afirmar que, das setas 1, 2, 3 e 4 representadas na figura,
 
(A) somente a seta 3 pode representar a saída do próton e a 1 a do elétron.
(B) a seta 1 pode representar a saída do próton, mas não há seta que possa representar a saída do
elétron.
(C) a seta 3 pode representar a saída do elétron, mas não há seta que possa representar a saída do
próton.
(D) as setas 1 e 3 podem representar a saída do próton e do elétron, respectivamente.
(E) as setas 4 e 2 podem representar a saída do próton e do elétron, respectivamente.
Gabarito:
D
Resolução:
Pela regra da mão direita:
Próton: Elétron
seta 1 Para este caso poderiam ser as setas 2 e 3. 
Por eliminação, é a seta 3.
Questão 16
Uma aliança de noivado de ouro (condutora elétrica), pendurada por um barbante (isolante), é solta
(em P) para balançar no mesmo plano que a contém. Durante o seu movimento pendular, essa
aliança entra (em E) em uma região que contém um campo magnético de intensidade B, o qual entra
na folha perpendicularmente ao plano da aliança e de seu movimento. Essa aliança atravessa essa
região e sai dela (em S), conforme figura abaixo.
Considerando a figura como referência, marque a alternativa correta.
A) Enquanto a aliança estiver saindo (em S) da região com campo magnético, a corrente elétrica
induzida que a percorrerá criará um campo magnético no sentido contrário ao sentido do campo
magnético (B) existente.
B) Enquanto a aliança estiver entrando (em E) na região com campo magnético, surgirá nela uma
corrente elétrica induzida no sentido horário.
C) Enquanto a aliança permanecer totalmente no interior da região com campo magnético, a
corrente elétrica induzida que a percorrerá criará um campo magnético no sentido contrário ao
sentido do campo magnético (B) existente.
D) Enquanto a aliança estiver saindo (em S) da região com campo magnético, surgirá nela uma
corrente elétrica induzida no sentido horário.
Gabarito:
D
Resolução:
Quando uma carga elétrica é lançada com velocidade em um campo magnético , geralmente
ela sofre um desvio em relação à direção do vetor . Nessa condição, age sobre a carga elétrica
uma força de origem magnética perpendicular ao plano definido pelos vetores e . O sentido da
força é dado pela regra da mão direita. Assim, enquanto a aliança estiver saindo da região com o
campo magnético, surgirá no objeto uma corrente elétrica induzida de sentido horário.
Questão 17
Uma carga q distribui-se uniformemente na superfície de uma esfera condutora, isolada, de raio R.
Assinale a opção que apresenta a magnitude do campo elétrico e o potencial elétrico num ponto
situado a uma distância r = R/3 do centro da esfera.
 
A ( ) E = 0 V/m e U = 0 V
 
B ( ) E = 0 V/m e U = 
 
C ( ) E = 0 V/m e U = 
 
D ( ) E = 0 V/m e U = 
 
E ( ) E = e U = 0 V
Gabarito:
B
Resolução:
No caso de uma esfera condutora em equilíbrio, o campo elétrico dentro dela é nulo, mas o potencial
é dado por .
Questão 18
Na figura, o circuito consiste de uma bateria de tensão V conectada a um capacitor de placas
paralelas, de área S e distância d entre si, dispondo de um dielétrico de permissividade elétrica que
preenche completamente o espaço entre elas. Assinale a magnitude da carga q induzida sobre a
superfície do dielétrico.
 
A ( ) q = V d
B ( ) q = SV / d
C ( ) q = ( − 0)V d
D ( ) q = ( − 0)SV / d
E ( ) q = ( + 0)SV / d
Gabarito:
D
Resolução:
Carga em um capacitor plano de placas paralelas:
 
Carga induzida na superfície do dielétrico:
 
Questão 19
Um solenoide muito longo é percorrido por uma corrente elétrica I, conforme mostra a figura 1.
Figura 1
Em um determinado instante, uma partícula de carga q positiva desloca?se com velocidade
instantânea perpendicular ao eixo do solenoide, na presença de um campo elétrico na direção do
eixo do solenoide. A figura 2 ilustra essa situação, em uma seção reta definida por um plano que
contém o eixo do solenoide.
Figura 2
O diagrama que representa corretamente as forças elétrica e magnética atuando sobre a
partícula é:
Gabarito:
A
Resolução:
A partícula tem carga positiva e, portanto, a força elétrica tem mesmo sentido que a partícula.
Aplicando-se a “regra da mão direita” e considerando-se que a partícula tem carga positiva,
verificamos que o campo magnético no solenoide tem direção horizontal e sentido da esquerda para
a direita. Em seguida, aplicando-se a “regra da mão esquerda”, deduzimos que a força magnética
deve ter direção vertical e sentido de cima para baixo. Assim, o diagrama que representa
corretamente as forças elétrica FE e magnética FB atuando sobre a partícula é aquele apresentado na
alternativa A.
Questão 20
Tecnologias rompem fronteiras. Um exemplo prático e comum é o uso de cartões com tarjas
magnéticas ou chips onde as informações ficam gravadas na forma de uma série de polos norte e sul,
associados a minúsculos grãos de material magnético.
 
Sobre os efeitos elétricos do magnetismo, assinale a alternativa correta.
 
a) Geradores produzem correntes que mudam de sentido lentamente, as quais são, em geral,
chamadas de correntes alternadas.
b) Campos magnéticos contínuos geralmente produzem campos elétricos de alta intensidade e
variáveis com o tempo.
c) A corrente elétrica induzida tem sentido tal que o campo magnético criado por ela se soma à
variação que produz.
d) O movimento de cargas magnéticas, em fios retilíneos ou em espiras, pode produzir campos
elétricos variáveis.
e) Indutores magnéticos podem ser objetos simples como uma espira ou uma bobina metálica dentro
da qual um ímã se movimenta.
Gabarito:
E
Resolução:
(Resolução oficial)
a) Incorreta. Em geral, geradores produzem correntes que mudam de sentido com intervalo de tempo
muito pequeno, muitas vezes por segundo; neste caso, usamos o termo corrente alternada para esse
tipo de corrente usada em instalações residenciais, por exemplo.
b) Incorreta. O correto seria: campos magnéticos variáveis produzem campos elétricos.
c) Incorreta. Este item diz respeito à Lei de Lenz: a corrente elétrica induzida tem um sentido tal que
o campo magnético criado por ela se opõe à variação que a produziu.
d) Incorreta. Neste caso o correto seria: o movimento de cargas elétricas produz campos magnéticos.
Não existe, na natureza, ainda, a confirmação de cargas magnéticas.
e) Correta. O funcionamento de detectores de metais em aeroportos, bancos etc. se baseia no
fenômeno da indução magnética.