P3 de Física 3 - FIS1051 da PUCRIO - 2014.1

Uma barra condutora de comprimento é apoiada sobre trilhos condutores fixos e indeformáveis, definindo um circuito retangular, mostrado na figura. A resistência equivalente do circuito é constante e vale . Parte da superfície deste circuito é penetrada perpendicularmente por um campo magnético constante e uniforme de módulo , entrando na página.

Por um mecanismo não mostrado na figura, a barra é forçada a oscilar, de modo que sua posição descreve um MHS (movimento harmônico simples), com equação dada por:

Calcule a fem induzida no circuito como um função do tempo, .

Calcule o valor máximo da corrente induzida, . Em seguida, para o primeiro período completo de oscilação da barra , encontre o(s) intervalo(s) de tempo em que a corrente induzida possui sentido horário e o(s) intervalo(s) em que ela possui sentido anti-horário.

Em uma nova situação, a barra é deixada em repouso na posição e o campo magnético, sem mudar sua orientação, varia no tempo de acordo com a função:

Encontre o valor máximo da corrente induzida e responda se seu sentido ‘horário ou anti-horário.

Um circuito desconhecido, composto somente de elementos escolhidos entre , e , é alimentado por um gerador de corrente alternada cuja fem e dada por , onde e . Realizando uma medida de corrente, se encontra:

Onde .

Após , em que instante de tempo a fem do gerador atinge seu valor máximo pela primeira vez? Em que instante de tempo a corrente atinge o seu valor máximo pela primeira vez? Qual é a diferença de fase entre a tensão do gerador e a corrente?

Desenhe o gráfico dos fasores relativo a este circuito.

Calcule o fator de potencia do circuito. Determine a potencia média fornecida ao circuito.

Com os dados à sua disposição, você poderia dizer se no circuito está presente um resistor? Em caso de resposta afirmativa, calcule o seu valor. Em caso de resposta negativa, justifique a sua afirmação.

O circuito tem um comportamento indutivo ou capacitivo? Justifique o seu raciocínio.

Em função da resposta dada no item anterior, calcule o valor de ou

Considere o circuito da figura , onde , , , o capacitor e o indutor estão inicialmente sem energia. O circuito é operado nas seguintes fases sucessivas:

Fase : chave fechada e aberta durante longo tempo.

Fase : chave aberta e fechada durante longo tempo.

Durante a fase , a d.d.p. em função do tempo corresponde ao gráfico da figura , na qual a escala de tempo no eixo horizontal está expressa em segundos. Supondo que a frequência angular da oscilação amortecida possa ser aproximada pela da oscilação livre sem amortecimento , determine:

O valor da resistência .

O valor da corrente no indutor no final da fase .

O valor da capacitância e da indutância .

A energia dissipada na resistência na fase .