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Parte III – Eletromagnetismo264 29. No interior de um solenoide longo, as linhas de indução do campo magnético gerado pela corrente elétrica contínua que per- corre suas espiras são, mais aproximadamente: a) circunferências com centros no fio que constitui o solenoide; b) circunferências com centros no eixo do solenoide; c) retas paralelas ao eixo do solenoide; d) retas perpendiculares ao eixo do solenoide; e) hélices cilíndricas. 30. (Fuvest-SP) Em uma aula de laboratório, os estudantes foram divididos em dois grupos. O grupo A fez experimentos com o obje- tivo de desenhar linhas de campo élétrico e magnético. Os dese- nhos feitos estão apresentados nas figuras I, II, III e IV abaixo. I II III IV Aos alunos do grupo B, coube analisar os desenhos produzidos pelo grupo A e formular hipóteses. Dentre elas, a única correta é que as figuras I, II, III e IV podem representar, respectivamente, linhas de campo: a) eletrostático, eletrostático, magnético e magnético. b) magnético, magnético, eletrostático e eletrostático. c) eletrostático, magnético, eletrostático e magnético. d) magnético, eletrostático, eletrostático e magnético. e) eletrostático, magnético, magnético e magnético. 31. Nos solenoides repre- sentados nas figuras ao lado, T, U, V, X, Y e Z são polos magnéticos produzi- dos pela corrente i. Em relação a um observa- dor situado fora dos sole- noides, determine quais são os polos norte e sul dos solenoides. XV i ZY i UT i 32. E.R. Um solenoide compacto de 20 cm de compri- mento contém 1 000 espiras e é percorrido por uma corren- te elétrica de 5,0 A. Sendo µ 5 4π ? 10–7 Tm A a permeabi- lidade absoluta do meio existente em seu interior, calcule o módulo do vetor indução magnética criado pelo solenoide nessa região. Use π 5 3,1. Resolução: O módulo do vetor indução magnética que o solenoide cria em seu interior é dado por: B ni 5 µ ø Como µ 5 4π ? 10–7 Tm A , n 5 1 000, i 5 5,0 A e , 5 0,20 m, calculamos B: B 4 10 0,20 7 5 ? ?4 14 10 7 ?2π4 14 1 1 000 5 0,5 05 0 B 5 3,1 ? 10–2 T 33. Um solenoide de 15 000 espiras por metro é percorrido por uma corrente de intensidade igual a 10 A. Determine o módulo da indução magnética em seu interior, onde a permeabilidade mag- nética vale 4π ? 10–7 Tm A . Use π 5 3,1. 34. (UFPI) Considere o solenoide A com corrente fluindo no sen- tido indicado e a agulha imantada B. A agulha está livre para ser girada ou transladada conforme a situação o exija. O solenoide está fixo. A influência da indução magnética sobre a agulha iman- tada a partir do instante em que iniciar a corrente: i A N B S Horário a) somente deflete a agulha no sentido horário. b) somente deflete a agulha no sentido anti-horário. c) deflete no sentido horário ao mesmo tempo que a atrai. d) deflete no sentido anti-horário enquanto a repele. e) repele sem defletir a agulha. Exercícios nível 1 TF3-249_275_P3T2_5P.indd 264 20/08/12 13:24 Tópico 2 – A origem do campo magnético 265 35. A figura representa um canudo plástico e transparente no qual foi enrolado um fio de cobre de extremidades M e N. Dentro do canudo está uma bússola B. x M i N y B As retas x e y são perpendiculares entre si e estão no mesmo plano da agulha da bússola. A posição em que a agulha se estabiliza quando estabelecemos no fio uma corrente elétrica com sentido de M para N, supondo des- prezível o campo magnético terrestre, está mais bem representada na alternativa: S N y N S y N S x S N x N S y x a) b) c) d) e) 36. Uma bússola é colocada no interior de um solenoide, como ilustra a figura. Sua agulha encontra-se estabilizada na direção norte-sul. L B AS N O Sistema visto de cima Qual das alternativas representa uma possível posição de equilí- brio estável da agulha, quando uma corrente contínua passa pelo solenoide, de A para B? LO S Nc) O S N L a) S N LO d) O S N L b) O S N L e) 37. Mostre que a unidade N A2 é equivalente a Tm A . 38. (UFMG) O tubo de imagem de um televisor está representa- do, esquematicamente, na Figura I. Figura II Figura I Elétrons são acelerados da parte de trás desse tubo em direção ao centro da tela. Quatro bobinas – K, L, M e N – produzem cam- pos magnéticos variáveis, que modificam a direção dos elétrons, fazendo com que estes atinjam a tela em diferentes posições, for- mando uma imagem, como ilustrado na Figura II. As bobinas K e L produzem um campo magnético na direção ver- tical e as bobinas M e N, na horizontal. Em um certo instante, um defeito no televisor interrompe a cor- rente elétrica nas bobinas K e L e apenas as bobinas M e N conti- nuam funcionando. Determine a alternativa em que melhor se representa a imagem que esse televisor passa a produzir nessa situação. a) c) b) d) Th in ks to ck /G et ty I m ag es Exercícios nível 2 TF3-249_275_P3T2_5P.indd 265 20/08/12 13:24 Parte III – Eletromagnetismo266 5. Origem das propriedades magnéticas dos materiais A análise das propriedades magnéticas dos ma- teriais é bastante complexa, requerendo, para uma correta interpretação, conceitos de teoria quântica que não serão abordados neste curso. Entretanto o modelo atômico clássico, que considera o átomo como sendo constituído de um núcleo central de carga positiva, ao redor do qual giram elétrons, sa- tisfaz razoavelmente uma das nossas necessidades. Um elétron em uma órbita suposta circular comporta-se como uma espira circular de corrente. Esta, como já vimos, apresenta polos magnéticos, comportando-se como um ímã. S N i Elétron NúcleoMovimento orbital de um elétron. Lembre-se de que o sentido (convencional) da corrente elétrica é oposto ao sentido do movimento do elétron. Momento angular Define-se, na Mecânica, uma grandeza vetorial denomi- nada momento angular de um corpo. No caso de uma par- tícula de massa m, movendo-se com velocidade v em uma circunferência de raio r e centro C, como na figura ao lado, seu momento angular L em relação a C tem a orientação indicada e intensidade dada por L 5 m v r. Um corpo em movimento de rotação em torno de um eixo que passa por ele também possui um momento angular em relação a esse eixo. Sua orientação está indicada na pró- xima figura e a determinação de sua intensidade está fora dos propósitos deste brevíssimo texto. Só para se ter uma ideia da importância do momento angular, vamos citar algumas das muitas situações em que ele comparece. A Segunda Lei de Kepler da Gravitação, por exemplo, é explicada pela conser- vação do momento angular da Terra em relação ao Sol. Uma bailarina com os braços abertos, em rotação em torno de um eixo que passa pelo seu próprio corpo, aumenta sua velocidade angular quando fecha os braços. Isso é consequência da conservação do momento angular da bailarina em relação ao seu eixo de rotação. O momento angular também explica o comportamento dos giroscópios. L Rotação Eixo de rotação Bloco 4 39. (UFBA) Um estudante deseja medir o campo magnético da Terra no local onde ele mora. Ele sabe que está em uma região do planeta por onde passa a linha do Equador e que, nesse caso, as linhas do campo magnético terrestre são paralelas à superfície da Terra. Assim, ele constrói um solenoide com 300 espiras por uni- dade de comprimento, dentro do qual coloca uma pequena bús- sola. O solenoide e a bússola são posicionados em um plano pa- ralelo à superfície da Terra de modo que, quando o interruptor está aberto, a direção da agulha da bússola forma um ângulo de 90° com o eixo do solenoide. Ao fechar o circuito, o amperímetro registra uma corrente de 100,0 mA e observa-se que a deflexão resultante na bússola é igual a 62°. A (((((((((((((((((((((((((((((( ############################## Solenoide. Corte longitudinal. + N S LO A partir desse resultado, determine o valor do campo magnético da Terra, considerando µ0 5 1,26 ? 1026 T m/A, sen 62° 5 0,88, cos 62° 5 0,47 e tg 62° 5 1,87. m rC v L TF3-249_275_P3T2_5P.indd 266 20/08/12 13:24