UFAM 2017
Um estudante construiu um eletroímã enrolando um fio de cobre esmaltado em torno de um prego de ferro. A seguir, conectou as extremidades do fio aos polos de uma pilha, conforme indicado na figura a seguir:
Assinale a alternativa INCORRETA:
Ao ser percorrido pela corrente elétrica, o eletroímã apresenta polaridade magnética, com o polo norte na cabeça do prego e polo sul na ponta do prego.
Ao aproximar a extremidade A ou a extremidade B do eletroímã de outro prego de ferro, este será atraído.
Inserindo uma segunda pilha em série, a intensidade do campo magnético nas extremidades do prego aumentará.
Aproximando a extremidade B do prego de uma bússola, verifica-se que o polo sul da bússola será atraído.
Retirando o prego, denominado de núcleo do eletroímã, mas mantendo o fio de cobre esmaltado ligado à pilha, na região próxima de A ainda será o polo magnético norte e na região próxima de B ainda será o polo magnético sul.
Resolução
O eletroímã nada mais é do que um solenoide (bobina) percorrido por corrente contínua envolvendo um núcleo ferromagnético (o prego). A análise das afirmativas baseia-se em quatro ideias-chave:
- Regra da mão direita para solenoides: ao envolver a bobina com a mão direita acompanhando o sentido da corrente, o polegar estendido aponta para o polo norte.
- Campo de um eletroímã ≈ proporcional à intensidade da corrente e ao material do núcleo.
- Materiais ferromagnéticos não magnetizados (prego, por exemplo) são sempre atraídos pelo eletroímã, independentemente do polo que se aproxime.
- A retirada do núcleo diminui drasticamente o campo externo do solenoide, a ponto de não se observar mais polos bem definidos.
Aplicando esses conceitos:
1. Determinação da polaridade
Convenciona-se a corrente saindo do polo + da pilha (à direita no desenho), entrando na bobina pela extremidade B e percorrendo-a em direção a A. Visto da cabeça do prego (A), o sentido da corrente é anti-horário, definindo A como polo norte e, consequentemente, B como polo sul.
Verificação das alternativas
A. Correta – concorda com a polaridade obtida (N em A, S em B).
B. Correta – qualquer das extremidades atrai um prego de ferro por indução magnética.
C. Correta – duas pilhas em série ⇒ corrente maior ⇒ campo mais intenso.
D. Correta – aproximando a extremidade B (polo sul) de uma bússola, observa-se que a agulha gira de modo que o polo norte fique voltado para B; em seguida o polo sul da bússola é deslocado na direção do ímã, caracterizando atração.
E. Incorreta – sem o núcleo ferromagnético o campo externo do solenoide torna-se muito fraco; na prática, deixam de existir polos magnéticos discerníveis nas regiões A e B.
Portanto, a alternativa incorreta é a letra E.
Dicas
Erros Comuns
Revisão rápida
- Solenoide: bobina percorrida por corrente; produz campo quase uniforme internamente.
- Regra da mão direita: dedos no sentido da corrente ⇒ polegar indica polo norte.
- Eletroímã: solenoide + núcleo ferromagnético; o núcleo multiplica o campo.
- Atração de ferromagnéticos: independe do polo aproximado.
- Intensidade do campo: \(B \propto I\) (corrente) e \(\mu\) (permeabilidade do núcleo).
