Valores fornecidos nos enunciados das questões de Física:
aceleração da gravidade: $g=10\text{ m/s}^2$
permeabilidade magnética do vácuo: $\mu_0=4\pi\times10^{-7}\text{ T·m/A}$
Q36
Eletromagnetismo — Força Magnética em Espira Suspensa
Uma espira condutora, quadrada e rígida, de lado $L=10\text{ cm}$ e massa $m=20\text{ g}$, está suspensa por dois fios isolantes e de massa desprezível, conforme a figura.
Espira suspensa: lado superior imerso no campo magnético B, corrente anti-horária.
O lado horizontal superior da espira está imerso em um campo magnético uniforme de intensidade $B$, cuja direção é perpendicular ao plano da espira, com o sentido apresentado na figura.
Se a espira é percorrida por uma corrente elétrica de intensidade $I=2\text{ A}$ e sentido anti-horário, determine a intensidade do campo magnético $B$ necessária para anular as tensões nos fios. Considere o módulo da aceleração da gravidade local igual a $10\text{ m/s}^2$.
Para que a tensão nos fios se anule, a força magnética sobre o lado superior da espira (o único imerso no campo) deve ser vertical, para cima, e de módulo igual ao peso da espira, sustentando-a sem a ajuda dos fios.
A força magnética sobre um segmento retilíneo de corrente é $F=B\,I\,L$. Igualando ao peso:
Eletromagnetismo — Campo Magnético no Centro de uma Espira Circular
Uma espira condutora circular com $N=10$ voltas, diâmetro $D=20\text{ cm}$ e resistência elétrica $R_{espira}=10\ \Omega$ está conectada em série a um resistor $R=10\ \Omega$ e a uma fonte de alimentação de $20\text{ V}$, como mostra a figura.
Adotando $\mu_0=4\pi\times10^{-7}\text{ T·m/A}$ e $\pi=3$, determine a corrente elétrica $I$ que percorre o circuito e o valor da intensidade do campo magnético $B$ no centro da espira.
Eletrostática — Levitação Eletrostática de um Corpo Carregado
No laboratório de Física da UFMS, o professor Emmett Brown está realizando uma experiência de levitação com um corpo de massa $30\text{ g}$, que fica levitando sobre uma placa carregada uniformemente e que produz um campo elétrico uniforme ascendente em torno do corpo.
Se a aceleração da gravidade local é $10\text{ m/s}^2$, o sinal da carga elétrica e a força elétrica que atuam sobre o corpo são, respectivamente:
Para o corpo levitar em equilíbrio, a força elétrica deve ser vertical, para cima, e de módulo igual ao peso do corpo. Como o campo elétrico é ascendente (para cima) e a força elétrica precisa apontar no mesmo sentido do campo, a carga do corpo deve ser positiva (em uma carga positiva, $\vec F=q\vec E$ tem o mesmo sentido de $\vec E$).
O módulo da força elétrica, igual ao peso:
$F=mg=0{,}030\cdot10=0{,}3\text{ N}$.
Alternativa correta: A
Q40
Eletromagnetismo — Transformador Elevador de Tensão
Carlos comprou um videogame retrô que deve ser ligado a uma tensão de $220\text{ V}$. No entanto, em sua residência, a tensão elétrica disponível é de $110\text{ V}$.
Para resolver o problema, ele deve comprar um transformador:
a)redutor de tensão, em que o número de espiras no primário é o dobro do número de espiras no secundário.
b)redutor de tensão, em que o número de espiras no primário é igual ao número de espiras no secundário.
c)redutor de tensão, em que o número de espiras no primário é a metade do número de espiras no secundário.
d)elevador de tensão, em que o número de espiras no primário é a metade do número de espiras no secundário.
e)elevador de tensão, em que o número de espiras no primário é o dobro do número de espiras no secundário.
Como a tensão disponível ($110\text{ V}$) é menor do que a exigida pelo videogame ($220\text{ V}$), Carlos precisa de um transformador elevador de tensão.
A relação de transformação é $\dfrac{V_{sec}}{V_{prim}}=\dfrac{N_{sec}}{N_{prim}}$. Como $V_{sec}/V_{prim}=220/110=2$, o número de espiras no secundário deve ser o dobro do número de espiras no primário — ou seja, o primário tem a metade das espiras do secundário.
