PF de Física 3 da UFPE - 2018.1

A figura abaixo ilustra um cilindro condutor maciço de raio que é percorrido por uma corrente elétrica , onde é a distância radial até o eixo de simetria do cilindro.

1. Calcule a expressão para a corrente elétrica quando a densidade de corrente , onde é uma constante.
2. Calcule a expressão para a corrente elétrica quando a densidade de corrente , onde é uma constante.
3. Dentre as correntes calculadas nos itens (a) e (b), qual é a maior? Justifique sucintamente o fato de uma corrente ser maior que a outra.

A porção superior da figura abaixo mostra parte de um toróide de seção retangular, de raio interno , raio externo e espessura . Tal toróide contém espiras conectadas, percorridas por uma corrente elétrica . Uma ilustração representativa da configuração geométrica de todo o toróide é dada na porção inferior da figura. Considere que a permeabilidade magnética do vácuo é dada por .

1. Usando a lei de Ampère, calcule o módulo do campo magnético a uma distância do eixo de simetria que passa pelo centro do toróide, onde .
2. Calcule o módulo do fluxo magnético através de uma das espiras retangulares do toróide.
3. Calcule a energia magnética armazenada no interior de todo o toróide.

A figura abaixo ilustra uma esfera maciça e não-condutora, de raio e densidade volumétrica de carga constante e positiva . Na figura, denota uma distância radial arbitrária ao centro da esfera. Tal esfera está localizada no vácuo, cuja constante de permissividade elétrica é dada por .

1. Calcule o módulo do campo elétrico na região .
2. Calcule o módulo do campo elétrico na região .
3. Esboce um gráfico qualitativo descrevendo como os módulos dos campos elétricos calculados nos itens (a) e (b) acima variam com a distância , onde .