Santa Casa 2019 — questão 70 de Física
Enunciado em texto
Na figura estão representados, no plano dessa folha de papel, dois ímãs idênticos fixos, A e B, e um ponto P, equidistante dos ímãs. F₁ e F₂ são dois fios retilíneos dispostos ortogonalmente entre si, de modo que F₁ é perpendicular ao plano que contém os ímãs e F₂ está contido nesse plano. Inicialmente não há corrente elétrica circulando pelos fios.
[Figura: o ponto P no centro. À esquerda de P, na mesma linha horizontal tracejada, está o fio F₁ (visto de ponta, como uma bolinha). À direita, a mesma linha tracejada chega perpendicularmente ao fio F₂, vertical, desenhado no plano. O ímã A fica acima e à esquerda de P, e o ímã B abaixo e à esquerda, simétricos em relação à linha horizontal; cada um está alinhado com uma linha tracejada que vai até P e forma o ângulo α com a linha horizontal. No ímã A, o polo S é o mais próximo de P (o N fica do lado de fora); no ímã B, o polo N é o mais próximo de P (o S fica do lado de fora).]
Desconsiderando o campo magnético terrestre, o campo magnético no ponto P poderá ser nulo se começar a circular corrente elétrica
(A) no fio F₁, com sentido para dentro do plano dessa folha de papel, e no fio F₂, com sentido de baixo para cima.
(B) apenas no fio F₁, com sentido para fora do plano dessa folha de papel.
(C) no fio F₁, com sentido para fora do plano dessa folha de papel, e no fio F₂, com sentido de cima para baixo.
(D) apenas no fio F₂, com sentido de baixo para cima.
(E) apenas no fio F₁, com sentido para dentro do plano dessa folha de papel.
(Enunciado e figura: Vestibular Santa Casa 2019, Prova de Conhecimentos Gerais — FCMSCSP/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo (FCMSCSP) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: que corrente, em qual fio, cria em P um campo capaz de anular o campo dos dois ímãs.
Passo 1 — o campo de cada ímã em P. Fora de um ímã, as linhas de campo saem do polo norte e entram no polo sul. P está no prolongamento do eixo de cada ímã:
• o ímã A tem o polo S voltado para P: ali o campo aponta para o ímã, isto é, de P para A (para cima e para a esquerda);
• o ímã B tem o polo N voltado para P: ali o campo aponta para longe do ímã, isto é, de B para P e adiante (para cima e para a direita).
Passo 2 — somar. Os ímãs são idênticos e estão à mesma distância de P, então os dois campos têm a mesma intensidade . As componentes horizontais (uma para a esquerda, outra para a direita) se cancelam; as verticais, ambas para cima, se somam:
O campo dos ímãs em P é vertical, para cima, no plano da folha.
Passo 3 — qual fio pode anular isso. O campo de um fio retilíneo gira em torno dele, perpendicular à linha que liga o fio ao ponto.
• F₂ está no plano e P está ao lado dele, no mesmo plano: o campo de F₂ em P é perpendicular à folha. Ele não cancela nada no plano, e ainda deixaria uma componente sobrando. Então F₂ deve ficar sem corrente. Isso elimina (A), (C) e (D).
• F₁ é perpendicular à folha e está à esquerda de P, na horizontal: seu campo em P é vertical, no plano. Serve.
Passo 4 — o sentido da corrente em F₁ (regra da mão direita). Com a corrente para fora da folha, o campo gira no sentido anti-horário, e no ponto à direita do fio aponta para cima: somaria com o dos ímãs. Com a corrente para dentro, o campo gira no sentido horário e, à direita do fio, aponta para baixo: pode anular o campo dos ímãs, com a intensidade de corrente certa.
⚠️ A armadilha: a alternativa B, com o sentido trocado da regra da mão direita, que dobraria o campo em P em vez de anulá-lo. Outra é a (A): o sentido em F₁ está certo, mas a corrente em F₂ acrescenta um campo perpendicular à folha, e o campo em P deixa de ser nulo.
A ideia em uma frase: para anular um campo, é preciso outro campo na mesma direção e em sentido oposto: só F₁ dá campo vertical em P, e para apontar para baixo a corrente tem de entrar na folha.
Resposta: alternativa E (apenas F₁, para dentro da folha).
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.