P3 de Física 3 - FIS1051 da PUCRIO - 2013.1

Considere o circuito da figura onde , , , e . Neste circuito ocorrem as seguintes fases sucessivas:

Fase : chave na posição durante longo tempo.

Fase : chave comutada instantanemanere da posição para a posição , permanecendo nesta posição durante longo tempo.

A intensidade e o sentido da corrente no indutor em função do tempo durante a Fase .

A d.d.p em função do tempo durante a Fase .

A energia armazenada no indutor no final da Fase .

A corrente no indutor em função do tempo na Fase , indicando o sentido no início desta fase ( imediatamente após a comutação da chave da posição para a posição ).

As d.d.p. , e no início da Fase .

Quais seriam os efeitos na corrente do indutor durante a Fase se os valores de e forem trocados para e , respectivamente?

Uma barra condutora de resistência desprezível, comprimento e massa , está deslizando para baixo em movimento uniforme com velocidade , sob ação apenas de sua força peso e de uma força magnética. Esta força é gerada pelo campo magnético externo (uniforme e constante) aplicado na direção entrando na folha de papel, e de módulo . A barra faz contato com trilhos condutores de resistência também desprezível e o circuito é fechado pela resistência .

Considere e que o campo magnético externo é muito intenso. De modo que o campo magnético devido à corrente induzida no circuito pode ser desprezado.

Responda, justificando, qual o sentido da corrente induzida no circuito (horário ou anti-horário) e qual o sentido do vetor força magnética sobre a barra (para cima ou para baixo).

Calcule o módulo da velocidade constante com que a barra desliza para baixo na montagem da figura.

Agora a barra foi fixada numa certa posição. A induzida no circuito como função do tempo é dada no gráfico abaixo. Faça um esboço qualitativo do gráfico do módulo do campo magnético externo em função do tempo. Faça a suposição de que começa em zero e é contínuo durante todo o intervalo, explicitando no eixo os instantes , , e .

Um potenciômetro (dimmer) é um dispositivo que permite variar a intensidade luminosa de uma lâmpada. Estes dispositivos são compostos por uma bobina de indutância variável em série com uma lâmpada(Figura ).

O circuito é alimentado por um gerador alternado com uma eficaz e uma frequência angular . Considere que a lâmpada utilizada é de de potência e que a sua resistência elétrica seja independente da temperatura.

Calcule qual deve ser o valor mínimo da indutância para que a potencia média dissipada na lâmpada seja máxima .

Calcule qual deve ser o valor máximo da indutância para que a potencia média dissipada pela lâmpada seja .

Se no lugar do gerador de alternada fosse inserida uma bateria em corrente continua , qual deveria ser o valor da tensão para que, decorrido um tempo muito longo, a potência dissipada na lâmpada fosse de ?

Considere novamente o circuito da Figura . Agora a lâmpada é substituída por um resistor do mesmo valor e no circuito é inserido em série um capacitor .

Considerando que a indutância possui o valor máximo calculado no item desenhe o diagrama de fasores do circuito. A corrente que passa no circuito está adiantada ou atrasada em relação à tensão do gerador?

Mudando o valor da indutância entre os limites calculados nos itens e é possível fazer com que o circuito entre em ressonância? Em caso de resposta negativa justifique. Em caso de resposta afirmativa calcule o valor de para que isso aconteça.