Ficha nº3 : Exames e TI (2020 – 202*)
Voltar a: 11ºAno – Física
Ficha nº3
Exercícios de exames e testes intermédios (2020 – 202*)
11ºano – Física – Domínio 2 – Subdomínio 2 (Eletromagnetismo)
1. (2020 – 2ªF) Considere a agulha magnética, em equilíbrio, de uma bússola que se encontra num plano horizontal.
Em qual dos esquemas seguintes, nos quais o polo norte da agulha está assinalado a cinzento, está representada a componente horizontal do campo magnético, B , na posição em que a bússola se encontra?
- Opção (A)
⇒ Podendo a agulha mover-se livremente num plano horizontal, ela irá alinhar-se com a componente horizontal do campo magnético na posição em que se encontra.
⇒ O sentido dessa componente do campo magnético é do polo sul para o polo norte da agulha.
ou
⇒ Por convenção, as linhas de campo magnético saem do polo norte e entram no polo sul e o campo magnético, B, é tangente, em cada ponto, às linhas de campo e tem o sentido destas.
- Opção (A) ……………. 10 pontos
2. (2020 – EE) Algumas lanternas produzem luz quando são agitadas.
Nessas lanternas, o movimento de vaivém de um íman através de uma bobina, inserida num circuito com díodos emissores de luz (LED), origina uma corrente elétrica.
Na Figura 2, encontram-se representados esquematicamente a bobina, o íman e um LED de uma dessas lanternas.
Explique o aparecimento de uma corrente elétrica no circuito.
Escreva um texto estruturado, utilizando linguagem científica adequada.
⇒ Segundo a lei de Faraday, uma diferença de potencial é induzida num circuito elétrico pela variação do fluxo magnético no circuito.
⇒ Neste caso, o movimento de vaivém do íman por dentro da bobina leva à variação do campo magnético sobre os pontos da área delimitada por cada espira da bobina, o que conduz à variação do fluxo magnético na bobina.
- É assim induzida uma força eletromotriz nos terminais da bobina que conduz ao aparecimento de uma corrente elétrica que passa pelo LED, levando à emissão de luz.
ou
O íman existente na lanterna cria um campo magnético na região em que se encontra.
⇒ O movimento de vaivém do íman através da bobina cria um campo magnético variável na região onde se encontra a bobina. O fluxo do campo magnético, variável devido ao movimento do íman junto da bobina, que atravessa as superfícies delimitadas pelas espiras da bobina, provoca o aparecimento de uma corrente elétrica na bobina, que se designa por corrente elétrica induzida.
⇒ A diferença de potencial elétrico que é responsável pelo aparecimento da corrente elétrica induzida designa-se força eletromotriz induzida, ε.
De acordo com a lei de Faraday, a força eletromotriz induzida num circuito é, em módulo, igual à taxa de variação temporal do fluxo magnético que o atravessa.
- A produção de corrente elétrica na bobina tem por base a lei de Faraday.
- Fundamentação:
⇒ existência de um campo magnético variável na região onde se encontra a bobina, devido ao movimento do íman;
⇒ variação de fluxo magnético através das superfícies delimitadas pelas espiras da bobina devida à variação do campo magnético;
⇒ variação de fluxo magnético, indução de uma força eletromotriz no circuito e aparecimento de uma corrente elétrica nesse circuito.
3. (2020 – EE) O esboço de gráfico da Figura 3 representa o módulo da força eletromotriz induzida, |εi|, numa espira metálica, em função do tempo, t.
Qual dos esboços de gráfico pode representar o fluxo magnético, Φm , que atravessa uma superfície delimitada pela espira, em função do tempo, t ?
- Opção (B)
⇒ Antes de haver movimento do íman, a superfície delimitada pela bobina já era atravessada por um dado fluxo magnético não nulo.
De acordo com a lei de Faraday, em cada intervalo de tempo, o módulo da força eletromotriz induzida num circuito, é:
⇒ No primeiro intervalo de tempo, como |εi| tem um valor diferente de zero, significa que ocorreu uma variação temporal de fluxo magnético.
⇒ No segundo intervalo de tempo, como |εi | = 0 V, o fluxo magnético que atravessa a espira não se altera, mantendo-se com o valor adquirido no final do primeiro intervalo de tempo.
- Opção (B) ……………. 10 pontos
4. (2022 – 2ªF) O Sol emite luz, mas também fluxos de partículas que constituem o vento solar.
Estas partículas carregadas eletricamente, como protões, eletrões e iões de hélio, interagem com o campo magnético terrestre, deformando-o.
A Figura 1 ilustra a deformação do campo magnético terrestre por interação com o vento solar.
O módulo do campo magnético é maior
(A) em P1 do que em P4.
(B) em P3 do que em P2.
(C) em P2 do que em P4.
(D) em P1 do que em P2.
- Opção (C)
⇒ O módulo do campo magnético é tanto maior quanto maior for a densidade das linhas de campo.
⇒ Na figura 1 do enunciado, verifica-se que, dos pontos assinalados (P1 ,P2 , P3 e P4 ), as linhas de campo são mais densas na região do campo que contém o ponto P2 .
- Opção (C) ……………. 10 pontos
5. (2022 – EE) A indução eletromagnética, que permite a produção de corrente elétrica em muitos dispositivos, foi descoberta por Michael Faraday.
Algumas bicicletas dispõem de faróis cujas lâmpadas estão ligadas a um dínamo, que pode ser semelhante ao representado na Figura 4.
Quando a roda da bicicleta está em movimento, o eixo do dínamo gira, provocando a rotação do íman, e a lâmpada acende-se.
Quando a roda está parada, a lâmpada não se acende.
Fonte: www.lowgif.com (consultado em janeiro de 2022). (Figura adaptada)
Explique, com base na lei de Faraday, a diminuição da corrente elétrica induzida no circuito (constituído por dínamo e lâmpada) à medida que a ciclista sobe a rampa, entre B e C, sem pedalar.
Escreva um texto estruturado, utilizando linguagem científica adequada.
A pontuação obtida na resposta contribui obrigatoriamente para a classificação final da prova.
⇒ Com o movimento da roda da bicicleta, que se encontra encostada à extremidade do eixo do dínamo, ocorre a rotação do íman, o que provoca uma variação do fluxo magnético através da espira da bobina.
⇒ A variação do fluxo magnético gera uma corrente elétrica.
⇒ De acordo com a lei de Faraday,
a força eletromotriz induzida no circuito é, em módulo, igual à taxa de variação temporal do fluxo magnético que o atravessa.
⇒ À medida que a ciclista sobe a rampa, entre B e C, ocorre uma diminuição da velocidade da roda traseira da bicicleta, diminuindo, assim, a velocidade de rotação do íman ao longo da subida. Então, a variação temporal do fluxo magnético através das espiras é cada vez menor.
- Em conclusão, ao longo da subida há uma diminuição da força eletromotriz induzida e, consequentemente, uma diminuição da corrente elétrica no circuito.
- Elementos de resposta:
⇒ refere que há diminuição da velocidade de rotação do íman ao longo da subida [com a diminuição da velocidade de rotação da roda traseira da bicicleta] (ou equivalente);
⇒ refere que, ao longo da subida, uma mesma variação do fluxo magnético através das espiras da bobina ocorre em intervalos de tempo cada vez maiores;
⇒ refere que, [de acordo com a lei de Faraday,] ao longo da subida, há uma diminuição da força eletromotriz induzida e, consequentemente, da corrente elétrica induzida no circuito.
Howdy! This is my first visit to your blog! We are a team of volunteers and starting a new project in a community in the same niche. Your blog provided us valuable information to work on. You have done a extraordinary job!