A alternativa (f) corresponde a “Ignoro a resposta (I.R.)”. O gabarito oficial desta etapa não foi localizado, por isso a alternativa indicada é a obtida pela resolução comentada. Os enunciados reproduzem fielmente o texto da prova original.
Q16
Eletricidade — Eletrostática — Campo e potencial elétrico de um dipolo
A água é uma das moléculas mais importantes para a existência da vida. Do ponto de vista eletromagnético, podemos representá-la numa configuração chamada de dipolo elétrico, conforme a figura. O módulo, a direção e o sentido do vetor campo elétrico E, e o potencial elétrico no ponto P são, respectivamente,
(a)$\dfrac{2kqa}{(a^2+d^2)^2}$, vertical, para cima, $\dfrac{2kq}{(a^2+d^2)^{1/2}}$.
(b)$\dfrac{kq}{(a^2+d^2)^2}$, horizontal, para a direita, $\dfrac{kq}{(a^2+d^2)^2}$.
(c)$\dfrac{kq}{(a^2+d^2)^{3/2}}$, horizontal, para a esquerda, $\dfrac{2kq}{a^2+d^2}$.
(d)$\dfrac{2kqa}{(a^2+d^2)^{3/2}}$, vertical, para baixo, zero.
(e)$\dfrac{kqa}{(a^2+d^2)^{1/2}}$, diagonal, para fora do plano da página, $\dfrac{kq}{(a^2+d^2)^{1/2}}$.
(f)I.R.
Gabarito (resolução TEF)
(d)
Resolução comentada
A distância de cada carga ao ponto P é $r=\sqrt{a^2+d^2}$, então cada carga cria em P um campo de módulo $E_1=\dfrac{kq}{a^2+d^2}$.
O campo de $+q$ aponta afastando-se dela, e o de $-q$ aponta em direção a ela. Os componentes horizontais se cancelam, e os componentes verticais apontam ambos para baixo, e se somam. Com $\cos\theta=a/r$ para o componente vertical:
$$E=2\,E_1\,\frac{a}{r}=\frac{2kq\,a}{(a^2+d^2)^{3/2}}\quad(\text{vertical, para baixo})$$
O ponto P está à mesma distância das duas cargas, de sinais opostos, então os potenciais se cancelam:
$$V_P=\frac{kq}{r}-\frac{kq}{r}=0$$
Q17
Eletricidade — Magnetismo — Conceitos de eletromagnetismo
Das afirmações abaixo sobre eletromagnetismo,
I) O campo magnético em torno de um fio percorrido por uma corrente elétrica muda de sentido quando a corrente é invertida.
II) Todo campo magnético, aplicado sobre um fio percorrido por uma corrente elétrica, provoca a ação de uma força sobre o fio.
III) As linhas de indução magnética indicam, em cada ponto, a direção do campo magnético, pois emergem do pólo sul e penetram no pólo norte.
IV) Cargas em movimento geram campos magnético.
está(ao) correta(s)
(a)apenas a II e a IV.
(b)a I, a II e a III.
(c)apenas a III.
(d)apenas a I.
(e)apenas a I e a IV.
(f)I.R.
Gabarito (resolução TEF)
(e)
Resolução comentada
I (verdadeira): pela regra da mão direita, invertendo a corrente, o campo em torno do fio inverte o sentido.
II (falsa): a força magnética sobre o fio é $F=B\,I\,L\,\text{sen}\,\theta$. Se o campo for paralelo ao fio ($\theta=0^\circ$), a força é nula.
III (falsa): as linhas de indução emergem do pólo norte e penetram no pólo sul (fora do ímã).
IV (verdadeira): cargas elétricas em movimento (correntes) criam campo magnético.
Q18
Eletricidade — Eletrodinâmica — Carga elétrica e corrente
Uma lâmpada tem seu filamento percorrido por uma corrente de 300mA durante 10 minutos. A carga elétrica que atravessou a seção reta do filamento é
(a)1,8 ×101 C.
(b)3,0 ×103 C.
(c)1,8 ×102 C.
(d)3,0 ×10-1 C.
(e)0,5 ×10-3 C.
(f)I.R.
Gabarito (resolução TEF)
(c)
Resolução comentada
A corrente é a carga que atravessa a seção por unidade de tempo, então $q=i\,\Delta t$. Com $i=300\text{ mA}=0{,}3\text{ A}$ e $\Delta t=10\text{ min}=600\text{ s}$:
Eletricidade — Eletrodinâmica — Energia elétrica consumida (chuveiro)
Durante o inverno os chuveiros elétricos estão regulados para uma potência de 6 kW a uma tensão de 220V. A energia elétrica consumida por um banho de 10 minutos é
(a)1 kWh.
(b)6 kWh.
(c)10 kWh.
(d)0,6 kWh.
(e)220 kWh.
(f)I.R.
Gabarito (resolução TEF)
(a)
Resolução comentada
A energia consumida é $E=P\,\Delta t$. Com $P=6\text{ kW}$ e $\Delta t=10\text{ min}=\tfrac16\text{ h}$:
$$E=6\cdot\frac16=1\text{ kWh}$$
(A tensão de $220\text{ V}$ não é necessária para o cálculo.)
Q20
Eletricidade — Eletromagnetismo — Lei de Lenz (ímã atravessando um anel)
Um pequeno ímã atravessa um anel condutor como indica a figura.
É correto afirmar que
(a)a corrente induzida no anel muda do sentido horário para o anti-horário.
(b)a corrente induzida no anel terá sempre o sentido horário.
(c)a corrente induzida no anel terá sempre o sentido anti-horário.
(d)a corrente induzida no anel muda do sentido anti-horário para o horário.
(e)não existe corrente alguma no anel.
(f)I.R.
Gabarito (resolução TEF)
(d)
Resolução comentada
Pela lei de Lenz, a corrente induzida cria um campo que se opõe à variação do fluxo magnético.
Aproximação: o pólo norte do ímã vai à frente, e o fluxo através do anel, orientado para a direita, aumenta. A corrente induzida cria um campo para a esquerda, no sentido contrário ao do fluxo que aumenta. Visto do lado de onde o ímã vem (esquerda), um campo apontando para o observador corresponde à corrente no sentido anti-horário.
Afastamento: depois que o ímã atravessa o anel, o fluxo (ainda para a direita) diminui. A corrente induzida passa a criar um campo para a direita, ou seja, no sentido horário, para o mesmo observador.
Portanto, existe corrente induzida durante toda a travessia, e ela inverte o sentido quando o ímã passa pelo anel. (Os sentidos horário e anti-horário foram considerados como vistos do lado de onde o ímã se aproxima.)
