EEAR 2021 (CFS 1) — questão 85 de Física
Enunciado em texto
Um eletroímã é constituído por um fio condutor ideal enrolado sobre um cilindro de material ferromagnético de baixa histerese, ligado a uma fonte de alimentação ideal “V”, sendo que o valor da corrente elétrica é limitado pelo resistor ohmico “R”, conforme a figura.
[Figura: um cilindro horizontal com cinco espiras de fio enroladas. Em cada espira, o trecho da frente, que passa por cima do cilindro e fica à vista, é o da direita; o trecho de trás fica escondido pelo cilindro. O fio da esquerda sai da parte de baixo do cilindro, perto da extremidade esquerda, e desce até o resistor R; em seguida vêm a chave Ch e a fonte V, cujo traço longo (polo positivo) está do lado da chave, à esquerda, e o traço curto à direita. Do traço curto, o fio sobe até o pé do trecho da frente da última espira, à direita. À direita do cilindro, sobre o seu eixo, há um círculo com a palavra “Bússola”.]
Com base nesse enunciado, assinale a alternativa que indica a posição correta em que ficará a agulha magnética se uma bússola for colocada na posição indicada por um círculo na figura, quando a chave Ch estiver fechada.
Considere, dentre as alternativas apresentadas a seguir, que a parte escura da agulha magnética da bússola é a que aponta para o polo norte geográfico terrestre. E também que campo magnético gerado pelo eletroímã próximo ao mesmo é muito mais intenso que o campo magnético Terrestre.
a) [Bússola com a agulha na vertical, parte escura para cima.]
b) [Bússola com a agulha na horizontal, parte escura para a direita.]
c) [Bússola com a agulha na vertical, parte escura para baixo.]
d) [Bússola com a agulha na horizontal, parte escura para a esquerda.]
(Enunciado e figura: Exame de Admissão ao CFS 1/2021 — EEAR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola de Especialistas de Aeronáutica (EEAR), do Comando da Aeronáutica.
Resolução comentada
O que a questão pede: para onde aponta a parte escura (o polo norte) da agulha, colocada à direita do eletroímã, sobre o eixo.
Passo 1 — o sentido da corrente. A corrente sai do polo positivo (traço longo, à esquerda), passa pela chave e por R e entra no enrolamento pela ponta da esquerda. Ela sai pela última espira, à direita, cujo fio chega ao pé do trecho da frente: então, na frente do cilindro, a corrente desce em cada espira (e sobe por trás).
Passo 2 — os polos do eletroímã. Olhando o cilindro pela ponta da direita (de onde está a bússola), a frente fica à nossa esquerda: a corrente desce pela esquerda e sobe pela direita, girando no sentido anti-horário. Corrente anti-horária vista de uma ponta indica que aquela ponta é o polo norte (regra da mão direita: dedos na corrente, o polegar aponta para fora, rumo a quem olha).
Passo 3 — a bússola. Fora do eletroímã, o campo sai do polo norte; à direita da ponta norte, ele aponta para a direita. Como esse campo é muito mais forte que o da Terra, o polo norte da agulha (a parte escura) se alinha com ele: aponta para a direita.
Por que não as outras: (A) e (C) são a agulha ao longo do campo da Terra ou perpendicular ao eixo, mas o enunciado diz que o campo do eletroímã domina, e no eixo ele é horizontal; (D) seria a resposta se a ponta direita fosse o polo sul, isto é, com a corrente girando ao contrário.
⚠️ A armadilha: a (A), deixar a agulha apontando para o norte da Terra como se nada mudasse. Outra, a (D): errar em qual trecho da espira está na frente. Repare que a metade esquerda de cada espira some atrás do cilindro.
A ideia em uma frase: olhando a ponta do eletroímã, corrente anti-horária é polo norte; e o norte da agulha aponta no sentido do campo, que sai do polo norte.
Resposta: alternativa B (parte escura para a direita).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.