Física 3 - CÓDIGO – 09903-1
Profa. Dra. Ignez Caracelli (DF)
13 de maio de 2015
Lista de Exercícios 8 – CAMPO MAGNÉTICO
DEFINIÇÃO DE CAMPO MAGNÉTICO
•3 Um elétron com uma velocidade
⃗
(
) ̂
(
) ̂
região onde existe um campo magnético uniforme
⃗⃗ = (0,030 T) ̂
(0,15 T) ̂
(a) Determine a força que age sobre o elétron.
(b) Repita o calculo para um próton com a mesma velocidade.
•2 Uma partícula alfa se move com uma velocidade ⃗ de módulo 550 m/s em uma região onde
existe um campo magnético ⃗⃗ de módulo 0,045 T. (Uma partícula alfa possui uma carga de
+3,2 × 10-19 C e uma massa de 6,6 × 10-27 kg.) O ângulo entre ⃗ e ⃗⃗
: (a) o módulo
da força ⃗ B que o campo magnético exerce sobre a partícula; (b) a aceleração da partícula causada
por ⃗ B. (c) A velocidade da partícula aumenta, diminui ou permanece constante?
•1 Um próton cuja trajetória faz um ângulo de 23° com a direção de um campo magnético de 2,60
mT experimenta uma força magnética de 6,50 × 10-17 N. Calcule (a) a velocidade do próton; (b) a
energia cinética
-volts.
••5 Um elétron se move em uma região onde existe um campo magnético uniforme dado por
⃗⃗ = B𝓍 ̂ + (3,0 B𝓍) ̂ . Em um certo instante o elétron tem uma velocidade ⃗ = (2,0 ̂ + 4,0 ̂ ) m/s e a
força magnética que age sobre a partícula
× 10-19 N) ̂ . Determine B𝓍.
••6 Um próton
região onde existe um campo magnético uniforme dado
̂ + 30 ̂ ) mT. No instante t, o próton possui uma velocidade dada por
por ⃗⃗ = (10 ̂
⃗ = (v𝓍 ̂ +
̂ + 2,0 km/s ̂ ) e a força magnética
FB = (4,0 × 10 17 N) ̂
+ = (2,0 × 10 17 N) ̂ + 30 ̂ ). Ne
(a) de v𝓍; (b) de v ?
CAMPOS CRUZADOS
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•8
-lo. Qu
̂ + 15 ̂ ) km/s e uma aceleração constante de
•7 Um elétron possui uma velocidade inicial de (
12
2
(2,00 × 10 m/s ) ̂ em uma região na qual existem um campo elétrico e um campo magnético,
ambos uniformes. Se ⃗⃗ = (400 μT) ̂, determine o campo elétrico ⃗ .
••10 Um próton
se movendo em uma região onde existem um campo elétrico ⃗⃗ e um campo
magnético ⃗⃗ ambos uniformes. O campo magnético ⃗⃗ = − 2,50 ̂ mT. Em um certo instante, a
̂ )m/s Nesse instante, em termos dos vetores unitários
velocidade ⃗ =
a que
̂
̂
age sobre o próton se o campo elétrico (a) (4,00 ) V/m; (b) ( 4,0 0 ) V/m; (c) (4,00 ̂ ) V/m?
PARTÍCULA CARREGADA EM MOVIMENTO CIRCULAR
•21 Um elétron de energia cinética 1,20 keV descreve uma trajetória circular em um plano
perpendicular a um campo magnético uniforme. O raio da órbita
(a)
módulo do campo magnético; (c) a frequência de revolução; (d) o
período do movimento.
•23
uniforme, aplicado perpendicularmente a um feixe de
elétrons que se movem com uma velocidade de 1,30 × 106 m/s, que faz com que a trajetória
trons seja um arco de circunferência com 0,350 m de raio?
•17
formada por dois prótons e dois nêutrons. A partícula tem uma carga q = +2e e uma massa 4,00 u,
onde u
u = 1,661 × 10 27 kg). Suponha que uma partícula alfa
descreve uma trajetória circular de raio 4,50 cm na presença de um campo magnético
= 1,20 T. Determine (a) a velocidade da partícula, (b) o período de revolução da partícula,
(c) a energia cinética da partícula e (d) a diferença de potencial a que a partícula teria que ser
submetida para adquirir a energia cinética calculada no item (c).
••28 Uma partícula descreve um movimento circular uniforme com 26,1 μm de raio em um campo
magnético uniforme. O módulo da força
× 10 17
nergia cinética da partícula?
••29 Um elétron descreve uma trajetória helicoidal em um cam
força
2,00 × 10 15
••33 Um pósitron com uma energia cinética de 2,00 keV penetra em uma região onde existe um
campo magnético uniforme ⃗
89,0° com ⃗ . Determine (a)
(b) o passo p; (c) o raio r
helicoidal.
••31 Uma certa partícula subatômica decai em um elétron e um pós
⃗
elétron e do pósitron resultantes do decaimento estão em
um plano perpendicular a ⃗
elétron e o pósitron se chocam?
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FORÇA MAGNÉTICA EM UM FIO PERCORRIDO POR CORRENTE
•41
a de
um campo magnético uniforme de módulo 0,440 T (figura). Determine (a) o valor absoluto e (b) o sentido (para a direita ou
para a esquerda) da corrente necessária para remover a
tensão dos contatos.
•42 O fio dobrado da figura
magnético uniforme. Cada trecho retilíneo tem 2,0 m de
comprimento e faz um ângulo θ = 60° com o eixo 𝓍. O fio
percorrido por uma
a que o
campo magnético exerce sobre o fio, em termos dos vet
̂ T; (b) 4,00 ̂ T?
••45
positivo do eixo 𝓍 na presença de um campo magnético ⃗
(3,00 mT) ̂ + (10,0 mT) ̂ .Em
a que o campo magnético exerce sobre o fio?
•••47 Uma barra de cobre de 1,0 kg repousa em dois trilhos horizontais situados a 1,0 m de distância
(a) o módulo e (b) o ângulo (em relaçã
magnético que faz a barra se mover.
TORQUE EM UMA ESPIRA PERCORRIDA POR CORRENTE
•56 Uma bobina circular de 15,0 cm de raio conduz uma corrente de 2,60 A. A normal ao plano da
bobina faz um ângulo de 41,0° com um campo magnético uniforme de módulo 12,0 T. (a) Calcule o
módulo do momento dipolar magnético da bobina. (b)
bobina?
•57 Uma bobina circular de 160 espiras tem um raio de 1,90 cm. (a) Calcule a corrente que resulta
em um momento dipolar magnético de módulo 2,30 A ∙ m2. (b) Determine o valor
sendo percorrida por essa cor
a de
um campo magnético uniforme de módulo 35,0 mT.
•59 Uma bobina que conduz uma corrente de 5,0 A tem a forma de um triângulo
(a) do momento dipolar
magnético da bobina; (b) do torque sobre a bobina.
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••63 Uma espira circular com 8,0 cm de raio percorrida por uma corrente de 0,20 A. Um vetor de
comprimento unitário, paralelo ao momento dipolar
̂ 0,80 ̂.
uniforme dado por ⃗
(0,25 T) ̂ (0,30 T) ̂ , determine
(a)
(b) a energia potencial magnética da
espira.
••61 A bobina da figura conduz uma corrente i =
𝓍𝓏
2
de 4,00 × 10 3 m e est
tico
̂
⃗
uniforme
(2,00 ̂ 3,00 ̂
4,00
mT. Determine (a)
bobina campo magnético;
(b) o torque magnético (em termos dos vetores unitários
83
𝓍 , em uma região onde
existe um campo magnético uniforme dado por 5,00 ̂
𝓍 positivo, a força
̂ N.
85 Em um certo instante, = ( 2,00 ̂ + 4,00 ̂
6,00 ̂
velocidade de um próton
⃗ = ( 2,00 ̂ 4,00 ̂ + 8,00 ̂ mT. Para esse instante, determine (a) a
que o campo exerce sobre o próton, em termos dos ve
(b)
⃗
entre e
e .
81 Uma partícula com uma carga de 5,0 μ
−20,00 ̂ mT e um campo elétrico de 300,0 ̂
= (17 ̂ 11 ̂ + 7 ̂ km/s. Nesse instante, em termos dos
força eletromagnética total (a soma das forças elétrica e magnética) a que a partícula
submetida?
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