Física 2 - Curso e Colégio Acesso

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a) a) Obtenha a expressão do módulo da velocidade ν em função de E e de B 1. b) Determine a razão m/q dos íons em função dos parâmetros E, B 1 , B 2 e R. 02. Uma tecnologia capaz de fornecer altas energias para partículas elementares pode ser encontrada nos aceleradores de partículas, como, por exemplo, nos cíclotrons. O princípio básico dessa tecnologia consiste no movimento de partículas eletricamente carregadas submetidas a um campo magnético perpendicular à sua trajetória. Um cíclotron foi construído de maneira a utilizar um campo magnético uniforme, B , de módulo constante igual a 1,6 T, capaz de gerar uma força magnética, F , sempre perpendicular à velocidade da partícula. Considere que esse campo magnético, ao atuar sobre uma partícula positiva de massa igual a 1,7 x 10 –27 kg e carga igual a 1,6 x 10 –19 C, faça com que a partícula se movimente em uma trajetória que, a cada volta, pode ser considerada circular e uniforme, com velocidade igual a 3,0 x 10 4 m/s. Nessas condições, o raio dessa trajetória circular seria aproximadamente 03. Uma partícula de massa m e carga elétrica positiva q entra em uma região na qual existem um campo elétrico e um campo magnético, ambos uniformes, constantes, perpendiculares entre si e de módulos respectivos E e B. O peso da partícula é totalmente desprezível comparado à força elétrica, de modo que podemos supor somente as forças elétrica e magnética agindo sobre a partícula na região. A partícula entra na região com velocidade inicial ν0 , de módulo v o = 2E/B e direção perpendicular aos campos elétrico e magnético, e desvia-se até atingir, com velocidade nula, uma distância máxima d da reta suporte da velocidade inicial ν 0. A partícula volta a aproximar- -se dessa reta, de modo que sua trajetória é uma curva plana como ilustra a figura a seguir. b) c) 05. Para medir a intensidade de um campo magnético uniforme, utiliza-se o aparato ilustrado na figura. O fio condutor tem comprimento 2,5 cm; as molas, condutoras de eletricidade, têm constante elástica 5,0N/m. Quando a tensão elétrica está desligada as molas apresentam deformação de 2,0 mm. Com a tensão ajustada para produzir uma corrente de 1,0A as molas retornam ao estado natural. Dado que o campo magnético é perpendicular ao plano da figura, determine a sua magnitude e o seu sentido. Despreze os efeitos da corrente e do campo sobre as molas. Considerando como dados E, B, q e m, calcule a distância d. 04. Represente a força magnética que age sobre cada condutor retilíneo, percorrido por corrente elétrica e imerso no interior de um campo magnético uniforme, nos casos: 06. Em 2011 comemoram-se os 100 anos da descoberta da supercondutividade. Fios supercondutores, que têm resistência elétrica nula, são empregados na construção de bobinas para obtenção de campos magnéticos intensos. Esses campos dependem das características da bobina e da corrente que circula por ela. a) O módulo do campo magnético B no interior de uma bobina pode ser calculado pela expressão B = µoni, na qual i e a corrente que circula na bobina, n e o número de espiras por unidade de comprimento e µ o = 1,3.10 –6 Tm/A. Calcule B no interior de uma bobina de 25000 espiras, com comprimento L = 0,65 m, pela qual circula uma corrente i = 80 A. 10 A escolha de quem pensa!
) Os supercondutores também apresentam potencial de aplicação em levitação magnética. Considere um ímã de massa m = 200 g em repouso sobre um material que se torna supercondutor para temperaturas menores que uma dada temperatura critica Tc. a) Quando o material é resfriado até uma temperatura T < Tc, surge sobre o ímã uma força magnética F m . Suponha que F m tem a uma diferença de potencial (ddp) de 3,0.10 –3 V entre as extremidades da barra, o valor do componente vertical do campo de indução magnética terrestre nesse local é de mesma direção e sentido oposto ao da força peso P do ímã, e que, inicialmente, o imã sobe com aceleração constante de módulo a R = 0,5 m/s 2 , por uma distância d = 2,0 mm , como ilustrado na figura abaixo. Calcule o trabalho realizado por F m ao longo do deslocamento do ímã. 07. Determine, em cada caso, o sentido da corrente elétrica induzida: a) O solenoide se aproxima da espira que está em repouso. a) 6,9.10 –6 T b) 1,4.10 –5 T c) 2,5.10 –5 T d) 4, 2.10 –5 T e) 5,0.10 –5 T 09. O supermercado dispõe de um transformador de energia elétrica que opera com tensão de 8.800 V no enrolamento primário e tensões de 120 V e 220 V, respectivamente, nos enrolamentos secundários 1 e 2. b) Espira saindo do interior de uma campo magnético uniforme. Considere que os valores das tensões sejam eficazes e que o transformador seja ideal. a) Determine a relação entre o número de espiras no enrolamento primário e no secundário 2. b) Sabendo que a potência no enrolamento primário é de 81.000 W e que a corrente no secundário 2 é 150 A, calcule a corrente elétrica no enrolamento secundário 1. Considere que os valores das tensões sejam eficazes e que o transformador seja ideal. c) A espira começa a girar no sentido indicado 08. Quando uma barra metálica se desloca em um campo magnético, sabe-se que seus elétrons se movem para uma das extremidades, provocando entre elas uma polarização elétrica. Desse modo, é criado um campo elétrico constante no interior do metal, gerando uma diferença de potencial entre as extremidades da barra. Considere uma barra metálica descarregada, de 2,0 m de comprimento, que se desloca com velocidade constante de módulo v = 216 km/h num plano horizontal (veja figura), próximo à superfície da Terra. Sendo criada 10. Sobre os conceitos e aplicações da Eletricidade e do Magnetismo, é correto afirmar que: 01) Quebrando um ímã ao meio, obtemos dois novos ímãs; 02) Ímãs permanentes e correntes elétricas geram campos magnéticos; 04) É possível provocar a deflexão de uma agulha magnetizada aproximando-a de um fio conduzindo uma corrente elétrica; 08) Se uma partícula carregada se move num campo magnético uniforme perpendicularmente à direção do campo, então a força magnética sobre ela é nula; 16) As linhas de força do campo magnético nas vizinhanças de um fio retilíneo longo conduzindo corrente elétrica são circunferência com centros no fio 11. A figura representa as linhas de indução do campo magnético terrestre. O magnetismo terrestre levou à invenção da bússola, instrumento essencial para as grandes navegações e descobrimentos do século XV e, segundo os historiadores, já utilizada pelos A escolha de quem pensa! 11
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