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TEMA 6

Eletromagnetismo e Física Moderna

Exercício 1
 
A figura abaixo representa as linhas de indução do campo magnético originado por um ímã reto.

O campo magnético B, no ponto P, é melhor representado pelo vetor:

Resolução:

O vetor campo magnético em P é tangente à linha de indução e está orientado no sentido da linha.

Resposta: c

Exercício 2
 
Corta-se transversalmente um ímã reto em duas partes iguais.

a) Cada uma dessas partes constitui um novo ímã.
b) Cada parte tem um polo somente.
c) Cada parte deixa de ser um ímã.
d) Os pedaços resultantes se repelem.
e) Não há interação entre os pedaços resultantes.

Resolução:

Pela propriedade da inseparabilidade dos polos de um ímã, concluímos que cada parte é um ímã completo.

Resposta: a

Exercício 3
 
Um condutor homogêneo de resistência R tem a forma de uma circunferência, de raio r. Uma corrente elétrica de intensidade I chega pelo ponto A e sai pelo ponto B.

a) As intensidades das correntes i₁ e i₂ são, respectivamente, I/2 e I/2.
b) As intensidades das correntes i₁ e i₂ são, respectivamente, I/4 e 3I/4.
c) A intensidade do campo magnético resultante no centro O é igual a μi/2r onde μ é a permeabilidade magnética do meio.
d) A intensidade do campo magnético resultante no centro O é igual a μi/4r onde μ é a permeabilidade magnética do meio.
e) A intensidade do campo magnético resultante no centro O é nula.

Resolução:

A resistência elétrica do trecho menor AB é R/4 e do maior é 3R/4.
A ddp em cada trecho é a mesma. Assim, temos: (R/4).i₁ = (3R/4).i₂. 

Portanto, i₁ = 3i₂ (1).
Mas i₁ + i₂ = I (2).

De (1) e (2), temos: i₁ = 3I/4 e i₂ = I/4. As alternativas a) e b) são incorretas.
 
Pela regra da mão direita i₁ origina em O um campo magnético B₁, entrando do plano da espira e de intensidade B₁ = (1/4).(μ.i₁)/2r = (μ.3I)/32r.
 
Pela regra da mão direita i₂ origina em O um campo magnético B₂, saindo do plano da espira e de intensidade B₂ = (3/4).(μ.i₂)/2r = (μ.3I)/32r.
 
Os vetores B₁ e B₂ se anulam.

Resposta: e

Exercício 4
 
Duas partículas, A e C, possuem cargas elétricas q_A e q_C e massas m_A e m_C, tais que: q_A = -4q_C > 0 e m_A = m_C 
As partículas são lançadas com a mesma velocidade v, perpendicularmente às linhas de indução de um mesmo campo magnético uniforme. A figura que melhor representa as trajetórias distintas dessas partículas é:

Resolução:

Pela regra da mão esquerda, concluímos que a força magnética que age na partícula A, no instante em que ela penetra no campo, tem sentido para a direita. Logo, A desvia para a direita. Em C a força tem sentido para a esquerda. Por isso, C desvia para a esquerda.

De R = mv/IqI.B, sendo as massas iguais e Iq_AI = 4.Iq_CI, resulta: R_A < R_C.

Resposta: d

Exercício 5
 
Uma espira quadrada, de lado L, está imersa em um campo magnético uniforme de indução B, conforme indica a figura.

O plano da espira é paralelo ao vetor indução magnética B. A extremidade da espira junto ao ponto D está ligada ao polo positivo da bateria e a extremidade B, ao polo negativo. Seja i a intensidade da corrente que percorre a espira. O módulo do momento das forças magnéticas que agem na espira, é dado por:
a) BiL
b) B²iL
c) Bi²L
d) BiL²
e) BiL/2

Resolução:

Pela regra da mão esquerda, representamos as forças magnéticas que agem nos lados AB e CD. Essas forças, que constituem um binário, têm cada uma delas intensidade BiL. Note que as forças magnéticas que agem em AC e DB são nulas.

O momento do binário é dado por: M = F.L => M = BiL.L => M = BiL²
 
Resposta: d

Exercício 6
 
Aproxima-se e, a seguir, afasta-se um ímã de uma espira circular PQR, perpendicularmente ao plano da espira, como mostra a figura.

a)  Para o observador da figura, a corrente percorre a espira durante a aproximação, no sentido horário, isto é, de R para Q e para  P, e sentido anti-horário, no afastamento.
b) Para o observador da figura, a corrente percorre a espira durante a aproximação, no sentido anti-horário, isto é, de P para Q e para  R, e sentido horário, no afastamento.
c) Para o observador da figura, a corrente percorre a espira no sentido anti-horário, durante a aproximação e no afastamento.
d) Para o observador da figura, a corrente percorre a espira no sentido horário, durante a aproximação e no afastamento.
e) não há corrente induzida.

Resolução:

Enquanto o polo sul do ímã se aproxima da espira, de acordo com a lei de Lenz ela será percorrida por uma corrente, de modo a se opor à aproximação do ímã. Portanto, a corrente deve circular de tal forma que a face voltada para o polo sul do ímã seja um polo sul. Assim, para o observador da figura, a corrente deve passar no sentido horário, isto é, de R para P e para Q.

Quando o polo sul do ímã se afasta  da espira, de acordo com a lei de Lenz ela será percorrida por uma corrente, de modo a se opor ao afastamento do ímã. Portanto, a corrente deve circular de tal forma que a face voltada para o polo sul do ímã seja um polo norte. Assim, para o observador da figura, a corrente deve passar no sentido anti-horário, isto é, de Q para P e para R.

Resposta: a

Exercício 7
 
O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons por um metal quando nele incide um feixe de luz. Incide-se luz num metal e não se observa a emissão de elétrons. Para que ocorra a emissão de elétrons do metal em questão basta que se aumente(m):

a) a intensidade da luz.
b) a frequência da luz.
c) o comprimento de onda da luz.
d) a intensidade e a frequência da luz.
e) a intensidade e o comprimento de onda da luz.

Resolução:

Existe uma frequência mínima, chamada frequência de corte, a partir da qual o elétron escapará. Aumentando-se a intensidade da luz incidente, aumenta-se o número de fotoelétrons emitidos.

Resposta: b

Exercício 8
 
Num experimento que usa o efeito fotoelétrico, ilumina-se sucessivamente a superfície de um metal com luz de duas frequências diferentes, f₁ e f₂, respectivamente. Sabe-se que as velocidades máximas dos fotoelétrons emitidos são, respectivamente, v₁ e v₂, em que v₁ = 2v₂. Sendo h a constante de Planck, pode-se, então, afirmar que a função trabalho do metal é dada por: 

a) h.(4f₁-f₂)/3
b) h.(4f₂+f₁)/3
c) h.(4f₁+f₂)/3
d) h.(4f₂-f₁)/3
e) h.(f₂-f₁)/6

Resolução:

Pela equação fotoelétrica de Einstein, temos:

m.(v₂)²/2 = hf₂ - Φ (1)
m.(v₁)²/2 = hf₁ - Φ => 4.m.(v₂)²/2 = hf₁ - Φ (2)

De (1) e (2): 

Φ => h.(4f₂-f₁)/3

Resposta: d

Exercício 9
 
No que diz respeito à luz podemos afirmar que ela tem natureza:

a) corpuscular.
b) ondulatória.
c) dual, ou seja, às vezes se comporta como onda e às vezes como partícula.
d) dual, ou seja, sempre se comporta como partícula.
e) dual, ou seja, sempre se comporta como onda.

Resolução:

A luz apresenta aspectos de onda e de partícula, que não podem ser observados simultaneamente num mesmo experimento.

Resposta: c