Cesgranrio · Transpetro · Profissional de Nível Médio Júnior, ênfase Dutos e Terminais · 2023 · questão 54

Cesgranrio Transpetro 2023 Física · Força magnética sobre cargas e condutores

Questão 54

Um grande imã gera, em uma região do espaço, um campo magnético uniforme, orientado verticalmente para cima. Um feixe de elétrons é lançado horizontalmente, nessa região.

Logo após entrar nessa região, esse feixe de elétrons é

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Resposta da banca: E

Resolução comentada

Situar o problema antes de resolver.

Assunto

Eletromagnetismo — força magnética sobre um feixe de elétrons em campo uniforme.

Objetivo

Dizer o que acontece com um feixe de elétrons lançado na horizontal dentro de um campo magnético vertical. O que está em jogo é a direção da força magnética: perpendicular à velocidade e ao campo ao mesmo tempo, portanto horizontal e de lado, sem nunca mudar o módulo da velocidade.

Conceitos para revisar

Força magnética sobre carga em movimento

Uma carga que se move num campo magnético sofre força proporcional à carga, à velocidade e ao campo, e ao seno do ângulo entre velocidade e campo.

\[F = |q|\,v\,B\,\mathrm{sen}\,\theta\]

\(q\)carga, negativa para o elétron

\(v\)velocidade

\(B\)campo magnético

\(\theta\)ângulo entre \(\vec{v}\) e \(\vec{B}\), 90° aqui

Direção: perpendicular a \(\vec{v}\) e a \(\vec{B}\)

A força é sempre perpendicular ao plano formado pela velocidade e pelo campo. Velocidade horizontal e campo vertical formam um plano vertical; a força fica horizontal, atravessando esse plano.

\[\vec{F} \perp \vec{v} \quad\text{e}\quad \vec{F} \perp \vec{B}\]

\(\perp\)perpendicular

sinal da cargasó inverte o sentido, não a direção

Força magnética não realiza trabalho

Como é sempre perpendicular à velocidade, ela não acelera nem freia a partícula: só curva a trajetória. O módulo da velocidade fica o mesmo.

\[W_{\text{mag}} = 0 \ \Longrightarrow\ |\vec{v}|\ \text{constante}\]

\(W_{\text{mag}}\)trabalho da força magnética

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