Questão 5 (Física) do ITA 2015

Question

Considere as seguintes proposições sobre campos magnéticos:

I. Em um ponto P no espaço, a intensidade do campo magnético produzido por uma carga puntiforme q que se movimenta com velocidade constante ao longo de uma reta só depende da distância entre P e a reta.

II. Ao se aproximar um ímã de uma porção de limalha de ferro, esta se movimenta porque o campo magnético do ímã realiza trabalho sobre ela.

III. Dois fios paralelos por onde passam correntes uniformes num mesmo sentido se atraem.

Então,

A
apenas I é correta.
B
apenas II é correta.
C
apenas III é correta.
D
todas são corretas.
E
todas são erradas.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 5 (Física) do ITA 2015

Física · Física: Campo magnético: ímãs e correntes

Texto-base das questões 01 a 20 · Física

Constante dos gases: R = 8\text{ J}/(\text{mol}\cdot\text{K}). Pressão atmosférica ao nível do mar: P_0 = 100\text{ kPa}. Massa molecular do CO_2 = 44\text{ u}. Calor latente do gelo: 80\text{ cal}/\text{g}. Calor específico do gelo: 0{,}5\text{ cal}/(\text{g}\cdot\text{K}). 1\text{ cal} = 4 \times 10^7\text{ erg}. Aceleração da gravidade: g = 10{,}0\text{ m}/\text{s}^2.

Considere as seguintes proposições sobre campos magnéticos:

I. Em um ponto P no espaço, a intensidade do campo magnético produzido por uma carga puntiforme q que se movimenta com velocidade constante ao longo de uma reta só depende da distância entre P e a reta.

II. Ao se aproximar um ímã de uma porção de limalha de ferro, esta se movimenta porque o campo magnético do ímã realiza trabalho sobre ela.

III. Dois fios paralelos por onde passam correntes uniformes num mesmo sentido se atraem.

Então,

A
apenas I é correta.
B
apenas II é correta.
C
apenas III é correta.
D
todas são corretas.
E
todas são erradas.

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Resolução comentada

Vamos testar cada proposição.

I. O campo de uma carga puntiforme em movimento (Biot-Savart para carga) vale B = \frac{\mu_0}{4\pi}\frac{q v \,\text{sen}\,\theta}{r^2}, em que r é a distância da carga ao ponto P e \theta é o ângulo entre \vec v e o vetor posição. Como a carga se desloca, r e \theta mudam com o tempo. Assim, o campo em P depende da posição da carga naquele instante, e não só da distância de P à reta. Além disso, depende de q e de v. Proposição falsa.

II. A força magnética sobre uma carga em movimento é sempre perpendicular à velocidade, então não realiza trabalho. A limalha se move porque o campo do ímã a magnetiza, e o campo do ímã não uniforme exerce força sobre ela. Essa força vem de correntes microscópicas (momentos magnéticos), e o trabalho é feito com energia associada ao ímã e à magnetização, não por "o campo magnético realizar trabalho" no sentido da afirmação. O ITA considera a proposição falsa, pois a força magnética não realiza trabalho.

III. Dois fios paralelos com correntes no mesmo sentido se atraem. O campo de um fio no local do outro, pela regra da mão direita, produz uma força \vec F = i\vec L\times\vec B voltada para o primeiro fio. Proposição verdadeira.

Somente a III é correta.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

AO campo da carga em movimento depende de r, do ângulo, de q e de v, e não só da distância de P à reta.
BA força magnética é perpendicular à velocidade e não realiza trabalho; a afirmação II é falsa.
DI e II são falsas, então nem todas são corretas.
EA III é verdadeira: correntes no mesmo sentido se atraem.

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

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Fonte: ITA 2015 · Física. Prova oficial ↗