OBF 2025 (1ª fase, Nível III) — questão 17 de Física
Enunciado em texto
Durante o processo de expansão térmica de um anel condutor, observa-se o surgimento de uma corrente elétrica que o percorre no sentido anti-horário, conforme ilustrado na figura (note que o eixo z é ortogonal ao plano da página e aponta para fora).
Assinale a alternativa que melhor descreve o ambiente em que o anel se encontra:
[Figura: um anel circular no plano xy, centrado na origem; o eixo x aponta para a direita, o eixo y para cima e o eixo z, marcado com um ponto dentro de um círculo, sai da página. Uma seta sobre o anel indica a corrente i no sentido anti-horário.]
(a) Presença de corrente de convecção de calor.
(b) Presença de um campo elétrico paralelo ao eixo x.
(c) Presença de um campo elétrico antiparalelo ao eixo x.
(d) Presença de um campo magnético paralelo ao eixo z.
(e) Presença de um campo magnético antiparalelo ao eixo z.
(Enunciado e figura: Olimpíada Brasileira de Física 2025, 1ª fase, Nível III — SBF.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Sociedade Brasileira de Física (SBF), Olimpíada Brasileira de Física.
Resolução comentada
O que a questão pede: que campo deve existir em volta do anel para que, ao dilatar, ele seja percorrido por corrente no sentido anti-horário.
Passo 1 — de onde vem a corrente. Um anel que se dilata tem a área aumentada. Se houver um campo magnético atravessando o anel (ao longo de z), o fluxo magnético aumenta, e pela lei de Faraday aparece uma força eletromotriz induzida, que gera corrente no anel fechado.
Passo 2 — o campo da corrente observada. Pela regra da mão direita, corrente anti-horária (vista de +z, de fora da página) cria, dentro do anel, um campo magnético apontando para fora da página, no sentido +z.
Passo 3 — lei de Lenz. A corrente induzida cria um campo que se opõe ao aumento do fluxo. Se o campo induzido aponta para +z, é porque o fluxo que está crescendo aponta para −z. Logo o campo externo é antiparalelo ao eixo z.
Conferindo: com B no sentido +z, o fluxo crescente para fora da página seria combatido por um campo induzido para dentro (−z), o que exige corrente no sentido horário, o contrário do observado. Isso elimina a (D).
Por que não as outras: (A) correntes de convecção transportam calor, não fazem cargas circularem no anel; (B) e (C) um campo elétrico parado, criado por cargas (como um campo uniforme ao longo de x), é conservativo: a soma de E ao longo de um caminho fechado é zero, então ele só separa cargas (um lado do anel fica positivo, o outro negativo) e não sustenta corrente circulando.
⚠️ A armadilha: achar que o campo induzido tem o mesmo sentido do campo externo e marcar a (D). A lei de Lenz diz o contrário: quando o fluxo aumenta, o campo induzido aponta contra o campo externo.
A ideia em uma frase: o anel dilata, o fluxo cresce, e a corrente induzida cria campo oposto ao externo: corrente anti-horária indica campo externo para dentro da página.
Resposta: alternativa E (campo magnético antiparalelo ao eixo z).
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.
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