UEM 2018 (Verão, Conhecimentos Específicos) — questão 6 de Física
Enunciado em texto
Assim como Orsted, os cientistas Biot e Savart também analisaram interações entre um fio condutor de comprimento L com corrente elétrica e uma agulha imantada de comprimento l.
O centro da agulha encontra-se a uma distância d desse fio, tal que . Em particular, Biot e Savart investigaram pequenas oscilações da agulha ao redor da orientação de equilíbrio e concluíram que a força exercida pelo fio com corrente elétrica sobre os polos da agulha era inversamente proporcional à distância d. Posteriormente, essa interpretação dada à interação entre o fio com corrente e os polos magnéticos da agulha modificou-se. Em vez de se considerar uma força direta agindo sobre os polos, passou-se a aceitar a existência de um campo magnético ao redor do fio devido à corrente elétrica que o atravessava. Desse modo, esse campo magnético é que estaria agindo sobre os polos da agulha, dando origem à força. Sobre a interação eletromagnética entre o fio com corrente elétrica e os polos da agulha imantada, assinale o que for correto.
(01) As linhas do campo magnético associado a um fio retilíneo condutor com corrente elétrica são circunferências concêntricas ao fio e contidas em planos perpendiculares a ele.
(02) O módulo do campo magnético associado a um fio retilíneo condutor com corrente elétrica é inversamente proporcional à distância d.
(04) Quando o fio é percorrido por uma corrente elétrica, a agulha ficará submetida a um torque se ela estiver orientada paralelamente ao fio na situação inicial.
(08) Se o período de oscilação da agulha é diretamente proporcional à raiz quadrada da distância entre seu centro e o fio, é preciso triplicar essa distância para que esse período dobre.
(16) O módulo do campo magnético associado a um fio retilíneo condutor com corrente elétrica é diretamente proporcional à intensidade dessa corrente.
(Enunciado: Vestibular UEM 2018 (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: julgar afirmações sobre o campo de um fio longo e seu efeito numa bússola.
(01) Verdadeira. É a forma das linhas de campo de um fio retilíneo longo: circunferências centradas no fio, em planos perpendiculares a ele, com sentido dado pela regra da mão direita.
(02) Verdadeira. Para um fio longo,
inversamente proporcional a , como Biot e Savart concluíram.
(04) Verdadeira. No ponto onde está a agulha, o campo do fio é tangente à circunferência: perpendicular ao fio. Uma agulha paralela ao fio está, então, perpendicular ao campo, e o torque sobre ela é máximo; ela gira até se alinhar com (foi isso que Oersted viu).
(08) Falsa. Se , para dobrar é preciso , ou seja, : quadruplicar a distância. Triplicando, o período ficaria multiplicado por .
(16) Verdadeira. Pela mesma fórmula, é proporcional a .
⚠️ A armadilha: na (08), tratar a raiz quadrada como se fosse proporção direta. Com raiz, o fator na causa é o quadrado do fator no efeito.
A ideia em uma frase: o campo de um fio longo circula em volta dele, vale μ₀i/(2πd) e faz girar a bússola que estiver paralela ao fio.
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.
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