Questões de Concurso
Sobre indução e transformadores elétricos em física
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Baseando-se nos estudos de Michael Faraday, Maxwell unificou, em 1864, os fenômenos elétricos e magnéticos observáveis, em um trabalho que estabeleceu conexões entre as várias teorias da época, derivando uma das mais elegantes teorias já formuladas. Maxwell demonstrou, com essa nova teoria, que vários fenômenos elétricos e magnéticos poderiam ser descritos em apenas quatro equações, na forma diferencial, conhecidas atualmente como Equações de Maxwell.
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(1) os campos magnéticos são rotacionais, isto é, não existem monopolos magnéticos; e
(2) correntes elétricas ou cargas em movimento geram campos magnéticos.
Tomando o texto acima como referência inicial, assinale a alternativa que apresenta, correta e respectivamente, as equações de Maxwell das quais essas afirmativas são consequências.
O transformador elétrico é um equipamento que viabiliza o transporte de energia a uma corrente mais baixa, reduzindo as perdas nas linhas de transmissão. Ele permite também a redução da tensão, de alta para baixa, viabilizando o uso da energia elétrica por consumidores domésticos.
Na Figura abaixo está esquematizado o transformador ideal, com a indicação das variáveis corrente e tensão para os circuitos primário e secundário.
Se a corrente i1
do circuito primário é de 5 A, e a corrente
i2
do circuito secundário é de 10 A, a tensão v2
no circuito
secundário correspondente a uma tensão de 220 V no circuito
primário, expressa em volts, será de
Em um experimento, um ímã percorre a trajetória reta AB, com velocidade constante, atravessando uma espira metálica conectada a um voltímetro, como mostra a Figura abaixo.
A voltagem indicada pelo voltímetro ao longo da trajetória do ímã é aproximadamente representada pelo seguinte gráfico:
é reduzida a zero, uniformemente no tempo, observa-se na espira uma força eletromotriz
induzida de 3,14V. Podemos afirmar que o intervalo de tempo gasto para 
ser reduzido a zero
uniformemente foi de: Uma bobina de cobre é inserida em uma região de campo magnético uniforme, perpendicular ao plano da página e entrando nela, conforme representado na figura.
Para que uma corrente elétrica seja detectada na bobina
representada na figura, é necessário que a bobina:
Um cíclotron, para acelerar prótons (massa dopróton ≅ 1,6 · 10-27 kg e carga elétrica do próton = 1,6 · 10-19 C), possui um campo magnético de 2,0 T e um raio máximo de 50 cm.
Considerando esse caso hipotético, julgue o item seguinte.
A frequência (f) do cíclotron, em hertz, é de π · 108 .
As figuras I e II precedentes mostram um esquema experimental em que se utiliza a força elástica de uma mola para a determinação da força magnética gerada por uma corrente elétrica IB que circula em um par de bobinas. Uma espira quadrada, de aresta L, está posicionada no centro das bobinas. Na figura I, que mostra a visão lateral do esquema, d é o diâmetro de cada bobina, é a distância entre as bobinas, l0 é o comprimento da d 2 mola devido ao peso da espira no seu suporte e l, o comprimento da mola quando uma corrente i passa pela espira. Na figura II, que mostra uma visão frontal, z é o vão superior da espira quadrada. Considerando essas informações e as figuras apresentadas, julgue o próximo item. Se aumentar a distância entre essas bobinas, o campo magnético resultante também aumenta.
As figuras I e II precedentes mostram um esquema experimental em que se utiliza a força elástica de uma mola para a determinação da força magnética gerada por uma corrente elétrica IB que circula em um par de bobinas. Uma espira quadrada, de aresta L, está posicionada no centro das bobinas. Na figura I, que mostra a visão lateral do esquema, d é o diâmetro de cada bobina, é a distância entre as bobinas, l0 é o comprimento da d 2 mola devido ao peso da espira no seu suporte e l, o comprimento da mola quando uma corrente i passa pela espira. Na figura II, que mostra uma visão frontal, z é o vão superior da espira quadrada. Considerando essas informações e as figuras apresentadas, julgue o próximo item. Se Km for a constante elástica da mola, então o valor medido da força magnética atuando na espira quadrada é Km'(l - l0).
As figuras I e II precedentes mostram um esquema experimental em que se utiliza a força elástica de uma mola para a determinação da força magnética gerada por uma corrente elétrica IB que circula em um par de bobinas. Uma espira quadrada, de aresta L, está posicionada no centro das bobinas. Na figura I, que mostra a visão lateral do esquema, d é o diâmetro de cada bobina, é a distância entre as bobinas, l0 é o comprimento da d 2 mola devido ao peso da espira no seu suporte e l, o comprimento da mola quando uma corrente i passa pela espira. Na figura II, que mostra uma visão frontal, z é o vão superior da espira quadrada. Considerando essas informações e as figuras apresentadas, julgue o próximo item. Na figura II, o vetor indução magnética gerado pelas bobinas tem módulo diretamente proporcional à corrente IB e sua direção é perpendicular ao papel, sentido entrando na folha.
As figuras I e II precedentes mostram um esquema experimental em que se utiliza a força elástica de uma mola para a determinação da força magnética gerada por uma corrente elétrica IB que circula em um par de bobinas. Uma espira quadrada, de aresta L, está posicionada no centro das bobinas. Na figura I, que mostra a visão lateral do esquema, d é o diâmetro de cada bobina, é a distância entre as bobinas, l0 é o comprimento da d 2 mola devido ao peso da espira no seu suporte e l, o comprimento da mola quando uma corrente i passa pela espira. Na figura II, que mostra uma visão frontal, z é o vão superior da espira quadrada. Considerando essas informações e as figuras apresentadas, julgue o próximo item. A figura a seguir mostra os sentidos corretos da corrente IB nas bobinas da figura I, para que o campo magnético resultante na região da espira quadrada seja a soma dos campos de cada bobina e maior que zero.
entrando perpendicular ao plano da página]. As setas indicam a intensidade e o sentido do campo magnético à
direita, à esquerda e entre os condutores. A figura que melhor representa essa configuração é
Dado: Permissividade absoluta do meio = 4 π . 10−7 T.m/A
Um professor de Física leva para a sala de aula uma bússola, um pedaço de fio de cobre esmaltado, pilhas, porta-pilha, uma chave interruptora e um estilete.
Como ele está desenvolvendo o estudo de Eletromagnetismo pretende, com os instrumentos acima mencionados, mostrar o experimento de
Uma argola metálica de raio R é abandonada sobre um recipiente cilíndrico de raio ligeiramente maior, de modo que, em toda sua queda vertical, a argola permanece com sua face paralela ao plano horizontal. A figura ilustra a situação inicial com duas regiões definidas e suas linhas de indução do campo magnético: a região entre A e B é externa ao cilindro e a região entre B e C possui campo magnético uniforme.
Desprezando os atritos e considerando que a aceleração da gravidade local tem módulo g, é correto afirmar que a aceleração da argola
Um fio percorrido por corrente elétrica é colocado em uma região de campo magnético externo uniforme, conforme representado na figura a seguir.
A intensidade do campo magnético foi aumentada de modo que esse pedaço de fio permanecesse em equilíbrio diante desse campo magnético e do campo gravitacional da Terra.
Nessas condições, a alternativa que melhor representa
a direção e o sentido da corrente elétrica convencional no
fio e o do campo magnético uniforme, respectivamente,
é:
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