UEM 2014 (Inverno, Conhecimentos Específicos) — questão 17 de Física
Enunciado em texto
Uma barra metálica, quadrada e de lado L desloca-se da esquerda para a direita em linha reta. Ela percorre essa trajetória, que é paralela a um de seus lados, a uma velocidade constante e sob a ação de um campo magnético uniforme de intensidade B. O campo magnético emerge do plano da página, atravessando perpendicularmente a área da barra. Com base nessas informações, analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto.
(01) Nessa situação, a barra fica eletrizada, com excesso de cargas positivas em suas extremidades.
(02) Nessa situação, surge, na barra, uma força magnética que empurra seus elétrons livres para uma de suas extremidades, polarizando-a.
(04) O módulo da velocidade da barra no campo magnético uniforme pode ser obtido por meio da razão entre a intensidade do campo elétrico uniforme que surge no interior da barra e a intensidade do campo magnético uniforme.
(08) A força eletromotriz induzida na barra é dada pelo produto vLB, sendo v a velocidade de translação da barra.
(16) Se invertermos periodicamente o sentido de translação da barra na região de campo magnético uniforme, essa barra comportar-se-á como uma fonte de corrente alternada.
(Enunciado: Vestibular UEM 2014 (Inverno), Conhecimentos Específicos — UEM/CVU.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).
Resolução comentada
O que a questão pede: entender o que acontece com os elétrons livres de um condutor que se move num campo magnético.
Passo 1 — a força nos elétrons. Os elétrons livres andam junto com a barra (velocidade v para a direita) e sofrem a força magnética , perpendicular a v e a B, ou seja, ao longo da barra, na direção vertical da página. Pela regra da mão direita (B saindo da página), a força numa carga positiva seria para baixo; nos elétrons, que são negativos, é para cima.
Passo 2 — o equilíbrio. Os elétrons se acumulam em cima, deixando falta de elétrons embaixo. Essa separação cria um campo elétrico E dentro da barra, que cresce até equilibrar a força magnética:
A diferença de potencial entre as extremidades (a f.e.m.) é :
(01) Falsa. A barra não ganha nem perde carga: continua neutra no total. Ela fica polarizada: elétrons em excesso numa extremidade e falta deles (carga positiva) na outra; não há positivo nas duas extremidades.
(02) Verdadeira. É o passo 1.
(04) Verdadeira. É o passo 2: .
(08) Verdadeira. .
(16) Verdadeira. Invertendo o sentido da velocidade, a força magnética nos elétrons se inverte e a polaridade da barra também. Indo e voltando periodicamente, a barra é uma fonte cuja tensão troca de sinal periodicamente: ligada a um circuito, produz corrente alternada.
⚠️ A armadilha: a (01). Movimento num campo magnético não cria carga, só separa as que já existem: um lado negativo, o outro positivo.
A ideia em uma frase: num condutor que se move num campo B, a força magnética separa as cargas até o campo elétrico equilibrá-la: ε = BLv.
Resposta: soma 30 (02 + 04 + 08 + 16).
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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