P2 de Física 3 - FIS1051 da PUCRIO - 2013.1

A vida útil de determinadas baterias termina quando elas fornecem toda a energia interna capaz de manter a sua . Considere uma bateria de e com capacidade de energia de . Suponha que a bateria seja ideal (sem resistência interna). Com esta bateria no circuito da Figura 1, onde , determine:

A potência fornecida pela bateria.

A vida útil neste circuito expressa em horas.

Uma nova bateria do mesmo tipo que a anterior é utilizada no circuito da Figura 2, onde e . Trata-se de um circuito de emissão repetitiva de “flashes” de luz. Quando a voltagem do capacitor atinge 2/3 do seu valor máximo, a lâmpada emite um “flash” de luz e descarrega-o instantaneamente, repetindo-se o ciclo.

O intervalo de tempo (período) entre “flashes”.

A quantidade de “flashes” emitidos durante a vida útil da bateria.

Em cada ciclo, a razão entre a energia armazenada em e a dissipada em .

O circuito da figura é formado por dois arcos de círculo de raios e e dois fios retilíneos de comprimento . Cada arco forma um setor de ângulo igual a . O circuito é percorrido por uma corrente de intensidade no sentido indicado. Calcule, justificando:

As contribuições e dos segmentos retilíneos, e

As contribuições e dos arcos de raio e

para o campo magnético (módulo, direção e sentido) na origem dos eixos , que corresponde ao centro dos dois arcos de círculo.

Considere agora que o arco de raio gire de em torno do eixo (= eixo de rotação).

Calcule os novos campos magnéticos e

Enfim, o circuito da figura acima é girado de um ângulo , conforme indica a Figura abaixo:

Calcule os novos campos magnéticos e .

A figura mostra a seção transversal de uma casca cilíndrica muito longa de raio interno e raio externo , que conduz uma corrente uniformemente distribuída. O fio mostrado à direita só será usado no item .

Utilizando a Lei de Ampère, calcule o módulo do vetor magnético a uma distância do centro para .

Conforme mostra a figura, a casca cilíndrica está paralela ao eixo e um fio retilíneo muito longo, que transporta uma corrente , está paralelo ao eixo . O campo magnético resultante destes dois objetos é medido fora da casca cilíndrica no ponto , e vale: . Sabendo que , encontre as intensidades das correntes (na casca) e (no fio) e seus respectivos sentidos (forneça as respostas em termos dos vetores unitários)

Sugestão: o módulo do vetor campo magnético de uma distribuição cilíndrica muito longa, que transporta uma corrente , à distância , vale:

Um contorno amperiano planar engloba dois fios retilíneos por onde fluem as correntes e . Todos os sentidos estão indicados na figura a seguir. O fio corta perpendicularmente o plano que contém o contorno , mas o fio o faz segundo o ângulo ().

Sabendo que e que a integral ao longo de fornece o valor , encontre o valor da intensidade de corrente .