UEM 2015 (Verão, Conhecimentos Específicos) — questão 13 de Física

Enunciado em texto
Um solenoide é um dispositivo físico composto de um conjunto de espiras circulares capaz de gerar um campo magnético em seu interior, quando submetido a uma diferença de potencial. Este dispositivo pode ser encontrado, por exemplo, no sistema do “motor de arranque” de carros de passeio. Considere a permeabilidade magnética no vácuo como sendo T.m/A, = 3,14 e desconsidere o campo magnético terrestre. Assinale a(s) alternativa(s) correta(s).
(01) Quando uma pessoa gira a chave para dar partida em seu carro, uma corrente elétrica de 20 A percorre o solenoide do “motor de arranque” e gera um campo magnético de aproximadamente T em seu interior. Esse solenoide tem um comprimento de 20 cm e possui 200 espiras.
(02) O campo magnético gerado no interior de um solenoide percorrido por uma corrente elétrica, excluindo-se os efeitos das bordas, é um campo uniforme.
(04) Se este dispositivo for composto de uma única espira de raio 5,0 cm, o campo magnético no centro desta espira, quando a corrente elétrica é de 20 A, é menor do que T.
(08) Um ímã é aproximado com velocidade constante do solenoide. Devido a essa aproximação, um campo magnético é gerado no solenoide de modo a aumentar a variação do fluxo magnético através das espiras do solenoide.
(16) Um ímã no formato de uma haste é inserido no solenoide e dele retirado numa frequência de 30 vezes por minuto. Devido a este movimento do ímã em relação ao solenoide, uma tensão elétrica alternada é induzida no solenoide.
(Enunciado: Vestibular UEM 2015 (Verão), 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: calcular campos de solenoide e de espira e julgar afirmações sobre indução.
(01) Verdadeira. No interior do solenoide:
(02) Verdadeira. Longe das extremidades, as linhas de campo dentro do solenoide são paralelas e igualmente espaçadas: o campo é uniforme, .
(04) Verdadeira. No centro de uma espira circular:
Menor que T.
(08) Falsa. Pela lei de Lenz, a corrente induzida cria um campo que se opõe à variação do fluxo: com o ímã se aproximando, o fluxo cresce, e o campo induzido age para reduzir esse aumento (o solenoide repele o ímã).
(16) Verdadeira. Ao entrar, o fluxo aumenta; ao sair, diminui. A fem induzida troca de sinal a cada movimento: é uma tensão alternada (aqui, com 30 ciclos por minuto, 0,5 Hz).
⚠️ A armadilha: na (08), achar que a indução “reforça” a variação. Se reforçasse, a energia surgiria do nada; a oposição (Lenz) é a conservação da energia.
A ideia em uma frase: no solenoide B = μ₀ N i / L; na espira B = μ₀ i / 2R; e a corrente induzida sempre se opõe à variação do fluxo.
Resposta: soma 23 (01 + 02 + 04 + 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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.