Perguntas

em que é o momento dipolar magnético da bobina, de módulo μ = NiA, cuja direção é dada pela regra da mão direita.

 

Energia Orientacional de um Dipolo Magnético A energia orientacional de um dipolo magnético na presença de um campo magnético é dada por

 

Se um agente externo faz um dipolo magnético girar de uma orientação inicial θ para uma orientação final θ e se o dipolo está em repouso antes e i f depois da rotação, o trabalho W realizado pelo agente externo sobre o a dipolo é dado por

 

Perguntas

1 A Fig. 28-22 mostra três situações nas quais uma partícula positivamente carregada se move com velocidade na presença de um campo magnético uniforme e experimenta uma força magnética . Em cada situação, determine se as orientações dos vetores são fisicamente razoáveis.

 

Figura 28-22 Pergunta 1.

 

2 A Fig. 28-23 mostra um fio percorrido por corrente na presença de um campo magnético uniforme. Mostra também quatro orientações possíveis para o campo. (a) Coloque as direções na ordem decrescente do valor absoluto da diferença de potencial elétrico entre os lados do fio. (b) Para qual orientação do campo magnético o lado de cima do fio está a um potencial mais alto que o lado de baixo?

Figura 28-23 Pergunta 2.

 

3 A Fig. 28-24 mostra um paralelepípedo metálico que se move a uma velocidade v na presença de um campo magnético uniforme . As dimensões do sólido são múltiplos de d, como mostra a figura. Existem seis possibilidades para a orientação da velocidade: o sentido positivo ou o sentido negativo dos eixos x, y e z. (a) Coloque as seis possibilidades na ordem decrescente da diferença de potencial a que o sólido é submetido. (b) Para qual orientação a face dianteira é submetida ao menor potencial?

 

Figura 28-24 Pergunta 3.

 

4 A Fig. 28-25 mostra a trajetória de uma partícula que passa por seis regiões de campo magnético uniforme, descrevendo trajetórias que são semicircunferências ou quartos de circunferência. Depois de sair da última região, a partícula passa entre duas placas paralelas eletricamente carregadas e é desviada na direção da placa de maior potencial. Qual é a orientação do campo magnético em cada uma das seis regiões?

Figura 28-25 Pergunta 4.

 

5 No Módulo 28-2, discutimos o movimento de uma partícula carregada na presença de campos cruzados, com as forças e em oposição. Vimos que a partícula se move em linha reta (ou seja, as duas forças se equilibram)

se a velocidade for dada pela Eq. 28-7 (v = E/B). Qual das duas forças é maior se a velocidade da partícula for (a) v < E/B e (b) v > E/B?

6 A Fig. 28-26 mostra campos elétricos e magnéticos uniformes cruzados

e e, em um dado instante, os vetores velocidade das 10 partículas

carregadas que aparecem na Tabela 28-3. (Os vetores não estão desenhados em escala.) As velocidades dadas na tabela são menores ou maiores que E/B (veja a Pergunta 5). Que partículas se movem para fora do papel, em

direção ao leitor, após o instante mostrado na Fig. 28-26?

 

Figura 28-26 Pergunta 6.

 

Tabela 28-3 Pergunta 6

 

Partícula Carga Velocidade

1 + Menor

2 + Maior

3 + Menor

4 + Maior

5 – Menor

6 – Maior

7 + Menor

8 + Maior

9 – Menor

10 – Maior

 

7 A Fig. 28-27 mostra a trajetória de um elétron que passa por duas regiões onde existem campos magnéticos uniformes de módulos B e B . A 1 2 trajetória nas duas regiões é uma semicircunferência. (a) Qual dos dois campos é mais intenso? (b) Qual é a orientação de cada campo? (c) O tempo que o elétron passa na região de campo é maior, menor ou igual ao tempo que passa na região de campo ?

 

Figura 28-27 Pergunta 7.

 

8 A Fig. 28-28 mostra a trajetória de um elétron em uma região na qual o campo magnético é uniforme. A trajetória é constituída por dois trechos retilíneos, entre dois pares de placas uniformemente carregadas, e duas semicircunferências. (a) Qual das duas placas superiores possui o maior potencial elétrico? (b) Qual das duas placas inferiores possui o maior potencial elétrico? (c) Qual é a orientação do campo magnético?

Figura 28-28 Pergunta 8.

 

 

9 (a) No Teste 5, se um agente externo faz o momento dipolar girar da orientação 2 para a orientação 1, o trabalho realizado pelo agente externo sobre o dipolo é positivo, negativo ou nulo? (b) Coloque em ordem decrescente o trabalho realizado pelo agente externo sobre o dipolo para as três rotações a seguir: 2 → 1, 2 → 4, 2 → 3.

10 Ciranda de partículas. A Fig. 28-29 mostra 11 trajetórias em uma região onde existe um campo magnético uniforme. Uma trajetória é

retilínea e as outras são semicircunferências. A Tabela 28-4 mostra as massas, cargas e velocidades das 11 partículas. Associe as trajetórias da figura às partículas da tabela. (A orientação do campo magnético pode ser determinada a partir da trajetória de uma das partículas.)

 

Figura 28-29 Pergunta 10.

 

Tabela 28-4 Pergunta 10

 

Partícula Massa Carga Velocidade

1 2m q v

2 m 2q v

3 m/2 q 2v

4 3m 3q 3v

5 2m q 2v

6 m –q 2v

7 m –4q v

8 m –q v

9 2m –2q 3v

10 m –2q 8v

11 3m 0 3v

 

11 Na Fig. 28-30, uma partícula carregada entra com velocidade escalar v0 em uma região onde existe um campo magnético uniforme , descreve uma semicircunferência em um intervalo de tempo T e deixa a região. (a) A 0 carga da partícula é positiva ou negativa? (b) A velocidade final da partícula é maior, menor ou igual a v ? (c) Se a velocidade inicial fosse 0,5v , a 0 0 partícula passaria um tempo maior, menor ou igual a T na região onde 0 existe campo magnético? (d) Na situação do item (c) a trajetória seria uma semicircunferência, um arco maior que uma semicircunferência ou um arco menor que uma semicircunferência?

 

Figura 28-30 Pergunta 11.

 

12 A Fig. 28-31 mostra três situações nas quais uma partícula de carga positiva passa em uma região onde existe um campo magnético uniforme . A velocidade tem o mesmo módulo nas três situações. Coloque as situações na ordem decrescente (a) do período, (b) da frequência e (c) do passo do movimento da partícula.