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Física

ITA 2005 Física — Questão 15

Quando uma barra metálica se desloca num campo magnético, sabe-se que seus elétrons se movem para uma das extremidades, provocando entre elas uma polarização elétrica. Desse modo, é criado um campo elétrico constante no interior do metal, gerando uma diferença de potencial entre as extremidades da barra. Considere uma barra metálica descarregada, de 2,0 m de comprimento, que se desloca com velocidade constante de módulo v=216v = 216 km/h num plano horizontal (veja figura), próximo à superfície da Terra. Sendo criada uma diferença de potencial (ddp) de 3,0×10−33{,}0 \times 10^{-3} V entre as extremidades da barra, o valor do componente vertical do campo de indução magnética terrestre nesse local é de

Barra metálica movendo-se com velocidade v em campo magnético B perpendicular ao plano (entrando)

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Só quero ver o gabarito

Gabarito do ITA 2005 Física, questão 15: alternativa C

2,5×10−52{,}5 \times 10^{-5} T.

O que a questão pede

Aqui o ITA quer ver se você deduz a fem de movimento pelo equilíbrio entre força elétrica e magnética nos elétrons, e não esquece de converter km/h.

Por onde começar · passo 1 de 4

Entenda por que surge a ddp

O que acontece com os elétrons livres de uma barra que se move num campo magnético?

Cada elétron sofre F⃗=q v⃗×B⃗\vec F = q\,\vec v \times \vec B, dirigida ao longo da barra. Os elétrons se acumulam numa ponta, a outra fica positiva, e surge um campo elétrico interno que se opõe a essa migração.

A armadilha

Usar v = 216 sem converter para m/s dá 3·10⁻³/(216·2) ≈ 6,9·10⁻⁶ T, a A. Esquecer o comprimento da barra dá 5,0·10⁻⁵ T, a E.

Quem cai nela marca A, E, B.

equilíbrio
barra com velocidade v
força qvB nos elétrons
cargas separadas nas pontas
campo E interno
qE = qvB → U = BvL
A separação de cargas cresce até o campo elétrico interno anular a força magnética: aí U = BvL.

Na resolução completa vêm os outros 3 passos, o motivo de cada alternativa estar certa ou errada.

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