PISM · Física

Questões de Eletromagnetismo da PISM

9 questões oficiais da PISM sobre Eletromagnetismo, de 2017 a 2026, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 1 fácil, 4 médias, 4 difíceis.

Treine Eletromagnetismo com 9 questões da PISM

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6 questões de Eletromagnetismo resolvidas

Questão 1 · PISM 2026 · Módulo III (3º ano) · Questão 21difícil

Imagine um próton atingindo a magnetosfera com um certo ângulo, como mostrado na figura abaixo. A ampliação da região retangular destacada mostra, de uma forma simplificada, a situação na qual estamos interessados: um campo magnético uniforme, apontando no sentido positivo de y, e o vetor velocidade (v⃗) forma um ângulo de 30° com o eixo y, à sua esquerda.

Sobre a trajetória da partícula, considerando um campo magnético uniforme, indique a opção CORRETA.

A
A partícula incidente não sofrerá mudança em sua trajetória e irá manter seu movimento retilíneo inicial.
B
A trajetória da partícula será em forma de espiral em direção ao polo norte geográfico e, em relação à posição mostrada na figura, a partícula irá girar inicialmente para dentro da folha.
C
A trajetória da partícula será em forma de espiral em direção ao polo norte geográfico e, em relação à posição mostrada na figura, a partícula irá girar inicialmente para fora da folha.
D
A trajetória da partícula será um círculo e, em relação à posição mostrada na figura, a partícula irá girar inicialmente para dentro da folha.
E
A trajetória da partícula será um círculo e, em relação à posição mostrada na figura, a partícula irá girar inicialmente para fora da folha.

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Gabarito: B

1. Decompor a velocidade
A velocidade faz 30° com o campo B (que aponta para +y). Ela tem:
- uma componente paralela a B (para cima, +y), que não sofre força magnética;
- uma componente perpendicular a B (para a esquerda, −x), que sofre força.

Como v não é paralela a B, há força: o movimento não é retilíneo (A falsa). Como há componente ao longo de B, o próton avança enquanto gira: a trajetória é uma hélice (espiral) ao longo das linhas de campo, que na figura sobem em direção ao norte geográfico (D e E falsas).

2. Sentido do giro inicial
F = q·v × B. Só conta a parte de v para a esquerda (−x). Com a regra da mão direita: dedos para a esquerda (v), dobrando para cima (B), o polegar aponta para dentro da folha. O próton tem carga positiva, então a força é mesmo para dentro da folha.

Resposta: B

Dica: ângulo entre v e B diferente de 0°, 90° e 180° → hélice; a componente paralela dá o avanço e a perpendicular, o giro.

Questão 2 · PISM 2026 · Módulo III (3º ano) · Questão 22média

A figura abaixo ilustra um fio condutor posicionado acima de uma bússola, distante de alguns poucos centímetros dela. Em um primeiro momento não existe corrente passando pelo fio e o ponteiro da bússola aponta para uma posição entre os indicadores 1 e 2, como mostrado na figura, em direção ao polo norte geográfico da Terra. Em um segundo momento, uma corrente i é aplicada ao fio, com o sentido da esquerda para a direita.

Considerando que o campo magnético induzido pela corrente em suas redondezas é muito maior que o campo magnético terrestre, qual será a nova orientação do ponteiro da bússola após o acionamento da corrente elétrica?

A
O ponteiro apontará para a posição 1.
B
O ponteiro apontará para a posição 2.
C
O ponteiro apontará para a posição 3.
D
O ponteiro apontará para a posição 4.
E
O ponteiro permanecerá na mesma posição indicada na figura.

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Gabarito: A

O fio passa por cima da bússola. A figura é uma vista de cima: a posição 1 fica "para o alto" da folha, 3 para baixo, 2 à direita e 4 à esquerda.

1. Campo de um fio reto
As linhas de campo são círculos em volta do fio. Pela regra da mão direita, com o polegar no sentido da corrente (para a direita), os dedos se curvam em volta do fio. Abaixo do fio, onde está a bússola, eles apontam horizontalmente, perpendiculares ao fio, para o lado da posição 1.

2. Ponteiro
O campo do fio é muito maior que o da Terra, então o ponteiro se alinha com ele, perpendicular ao fio: aponta para 1.

Resposta: A

Por que as outras atraem: 2 e 4 ficam ao longo do fio (o campo de um fio nunca é paralelo a ele); 3 seria a resposta se a bússola estivesse acima do fio ou se a corrente fosse invertida.

Dica: o experimento é o de Oersted; o ponteiro sempre gira para ficar perpendicular ao fio.

Questão 3 · PISM 2025 · Módulo III (3º ano) · Questão 22difícil

Fogões de indução são, uma alternativa ecológica ao fogão a gás convencional, pois funcionam com a indução de corrente elétrica no fundo da panela pela presença de uma bobina dentro do fogão. A bobina fica paralela ao fundo da panela e é ligada a uma fonte de corrente alternada. Entre a bobina e a panela, existe uma placa de vidro, de modo que a bobina não encosta na panela. Por simplicidade, considere que a bobina do fogão é formada por um solenoide de diâmetro D, conforme mostra a figura a seguir. O fundo da panela, neste caso, pode ser considerado como uma espira de uma volta.

Para melhorar o projeto do conjunto fogão de indução/panela descrito acima, pensando em aumentar a eficiência no aquecimento da panela, sem aquecer o fogão, pode-se

A
aumentar a distância entre a panela e a bobina.
B
aumentar o diâmetro D da bobina interna do fogão.
C
utilizar apenas metais ferromagnéticos na construção da bobina interna.
D
utilizar metais com maior resistividade na fabricação da panela.
E
reduzir a frequência da fonte de corrente.

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Gabarito: D

Como o fogão aquece: a corrente alternada na bobina cria um campo magnético que varia no tempo. O fluxo variável no fundo da panela induz uma força eletromotriz (lei de Faraday), que faz circular correntes no metal da panela. Essas correntes dissipam energia por efeito Joule e aquecem a panela.

D – correta. O calor útil é o dissipado pela resistência do fundo da panela. Num metal de resistividade muito baixa (cobre, alumínio), a corrente induzida quase não gera calor na panela e, pela lei de Lenz, se opõe ao campo; a energia acaba perdida na própria bobina, que esquenta o fogão. Com metal mais resistivo (ferro, aço), a maior parte da energia vira calor na panela. Por isso esses fogões pedem panelas de ferro ou aço.

As outras pioram ou não ajudam:

A: mais longe da bobina, o campo no fundo da panela é menor e a fem induzida cai.
B: o campo dentro do solenoide (B = μ·n·i) não depende do diâmetro; um D maior não aumenta o fluxo no fundo da panela, só espalha campo pelo fogão.
C: núcleo ou fio ferromagnético na bobina sofre histerese e correntes parasitas: quem esquenta é o fogão.
E: frequência menor torna a variação do fluxo mais lenta e reduz a fem induzida (ε = ΔΦ/Δt).

Resposta: D

Dica: indução = fluxo variável → fem → corrente → efeito Joule. Pergunte sempre onde a energia está sendo dissipada.

Questão 4 · PISM 2024 · Módulo III (3º ano) · Questão 21fácil

O campo magnético da Terra protege nosso planeta dos raios cósmicos, permitindo a existência de vida. Contudo, pesquisas recentes mostram a possibilidade de alteração na sua intensidade e mudança na sua orientação no espaço.

Em relação à origem mais provável do campo magnético da Terra, temos que ele é produzido

A
como resultado do movimento de translação da Terra em torno do Sol.
B
pelo movimento das cargas elétricas resultantes das colisões dos raios cósmicos com a atmosfera terrestre.
C
pelo movimento de cargas elétricas em sua superfície.
D
por um grande ímã permanente de ferro que há no centro da Terra.
E
por cargas elétricas em movimento em seu interior.

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Gabarito: E

Campo magnético nasce de cargas elétricas em movimento (correntes) ou de ímãs.

O modelo mais aceito é o do dínamo geofísico: o núcleo externo da Terra é ferro e níquel líquidos, condutores, que se movimentam por convecção e pela rotação do planeta. Essas correntes elétricas no interior da Terra geram e mantêm o campo. Por isso ele pode mudar de intensidade e até inverter a orientação ao longo do tempo, como diz o texto.

A: a translação não cria corrente elétrica.
B: as partículas cósmicas são desviadas pelo campo; não são a sua origem.
C: não há correntes na superfície capazes de gerar um campo global.
D: um ímã permanente não existe a essas temperaturas: acima da temperatura de Curie o ferro perde a magnetização. Um ímã fixo também não explicaria as inversões do campo.

Resposta: E

Dica: "campo magnético que muda com o tempo" aponta para correntes, não para ímã permanente.

Questão 5 · PISM 2023 · Módulo III (3º ano) · Questão 25difícil

O círculo tracejado da figura abaixo representa a trajetória circular de um elétron “e” em uma região onde é definido um campo magnético. Sabendo que o sentido do movimento do elétron é horário (ver figura), qual das alternativas a seguir define corretamente o sentido e direção do campo magnético e a força magnética, respectivamente, no instante em que o elétron ocupa a posição indicada na figura? Use o sistema de coordenadas definido na figura:

A
+y e -x
B
-x e +z
C
-x e +y
D
-z e +x
E
+z e +y

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Gabarito: C

Na figura, o elétron está no ponto mais à esquerda do círculo e, girando no sentido horário, tem velocidade para cima: v no sentido +z. O centro do círculo fica à sua direita, no sentido +y.

1. A força magnética

Em movimento circular, a força magnética é a resultante centrípeta: aponta para o centro → F no sentido +y.

2. O campo magnético

F = q·(v × B), com q negativa (elétron). Então v × B tem o sentido oposto ao de F: v × B aponta para −y.

Com v em +z: z × (−x) = −(z × x) = −y. Logo B no sentido −x.

Conferindo: q(v × B) = (−e)(−y) = +y, a força para o centro.

Resposta: C (campo em −x e força em +y).

Por que as outras atraem: A troca a ordem pedida (força e depois campo). Quem esquece que a carga é negativa acha o campo em +x.

Dica: para elétrons, use a regra da mão direita e inverta o sentido da força no fim.

Questão 6 · PISM 2020 · Módulo III (3º ano) · Questão 24média

A figura abaixo mostra um equipamento para detectar elétrons ejetados de átomos, através da mudança de trajetória dos elétrons sob ação de um campo magnético. Os elétrons podem ser acelerados até a velocidade inicial v₀, ao longo do eixo x. O detector é colocado a uma distância d ao longo do eixo vertical y. Um campo magnético uniforme é aplicado sobre os elétrons, em toda a região abrangida pela figura. Observou-se que os elétrons chegaram numa posição vertical d/2, abaixo do detector, seguindo a trajetória 1 mostrada na figura. Pode-se modificar a velocidade v₀ dos elétrons, o módulo do campo magnético e a sua direção de aplicação. Devido à alta velocidade dos elétrons, pode-se ignorar o efeito da gravidade.

Assinale a alternativa que descreve o que pode ser modificado no experimento para que os elétrons alcancem o detector, ou seja, para que eles se desloquem com a trajetória 2 mostrada.

A
Pode-se diminuir a velocidade inicial v₀ dos elétrons.
B
Pode-se diminuir o módulo do campo magnético.
C
Pode-se aplicar o campo magnético na direção da velocidade inicial v₀.
D
Pode-se aumentar a velocidade inicial v₀ dos elétrons.
E
Pode-se aplicar o campo magnético na direção do eixo y.

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Gabarito: A

O elétron entra perpendicular ao campo magnético e descreve um arco de circunferência de raio

r = m·v₀ / (|q|·B)

Na trajetória 1, o elétron sobe só até d/2 quando chega ao eixo vertical: a curva está "aberta" demais. Para alcançar o detector (trajetória 2, mais encurvada), o raio precisa diminuir. Isso se consegue diminuindo v₀ ou aumentando B.

B (diminuir B) e D (aumentar v₀) aumentam o raio — pioram.
C: campo paralelo à velocidade não exerce força; o elétron segue reto.
E: campo no eixo y, no plano do movimento, gera força perpendicular ao plano da figura; o elétron sai do plano e não segue a trajetória 2.

Resposta: A

Dica: no movimento circular em campo magnético, r cresce com v e diminui com B.