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Questão 79 (CFS 1) da EEAR 2021

CFS 1 · Física: Força magnética

– A figura a seguir representa dois condutores longos, retilíneos e de diâmetros desprezíveis que estão no vácuo e percorridos por correntes elétricas de mesma intensidade e sentidos contrários, adotando o sentido convencional da corrente elétrica.

Partículas alfa (\alpha), compostas de dois prótons e dois nêutrons, são arremessadas com velocidade inicial não nula em uma trajetória, inicialmente retilínea, equidistante e coplanar aos condutores, conforme a figura.

Dois condutores retilíneos verticais, identificados como 1 (à esquerda) e 2 (à direita), com correntes i orientadas para baixo e para cima, respectivamente. Entre eles, uma fonte posicionada na base emite partículas alfa para cima ao longo de uma linha tracejada vertical, com velocidade vetorial V.

Nessas condições, a força magnética sobre as partículas, logo após essas saírem da fonte, terá direção perpendicular a trajetória retilínea inicial de \vec{\text{V}} e em sentido

  1. A
    ao condutor 1 (\xleftarrow{\vec{\text{F}}})
  2. B
    ao condutor 2 (\xrightarrow{\vec{\text{F}}})
  3. C
    para baixo (\otimes\ \vec{\text{F}})
  4. D
    para cima (\odot\ \vec{\text{F}})
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Resolução comentada

A partícula alfa possui dois prótons e dois nêutrons, portanto sua carga elétrica é positiva: q=+2e. Para determinar a força, primeiro precisamos encontrar o campo magnético resultante entre os fios.

Pela regra da mão direita, coloque o polegar no sentido da corrente; os dedos curvados indicam o sentido do campo magnético ao redor do fio.

No condutor 1, a corrente desce e as partículas estão à direita do fio: o campo aponta para fora do plano da figura. No condutor 2, a corrente sobe e as partículas estão à esquerda: o campo também aponta para fora. Assim, os campos se somam, não se anulam.

A força magnética é dada por

\vec F=q\,\vec v\times\vec B.

Como a carga é positiva, usamos diretamente o sentido do produto vetorial: velocidade para cima e campo para fora da figura produzem força para a direita.

Portanto, logo após a emissão, as partículas são desviadas em direção ao condutor 2.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AInverte o sentido da força, que aponta para a direita porque a carga da partícula alfa é positiva.
  • CIndica força entrando no plano da figura, mas a força é perpendicular ao campo e está no plano da figura.
  • DConfunde o sentido do campo magnético resultante, para fora da figura, com o sentido da força.

Assuntos: Força magnética, Campo magnético: ímãs e correntes.

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Ver como caiu na prova Questão 79 no caderno CFS 1 da EEAR 2021

Fonte: EEAR 2021 · CFS 1. Prova oficial ↗