2CH de Física 3 da UFRJ - 2018.1

Duas placas condutoras paralelas, de área e separação , estão conectadas a uma bateria que provê uma diferença de potencial . As placas são aproximadas uma da outra, mantendo-se paralelas, até que sua separação seja . Considere que é muito menor do que as dimensões das placas, de forma que elas podem ser tratadas como infinitas.

1. Determine a carga armazenada no capacitor formado pelas placas antes e depois da aproximação.
2. As placas são, então, desligadas da bateria e depois a separação das placas é restaurada ao valor . Qual é a diferença entre a energia potencial eletrostática final e a inicial (antes da aproximação) armazenada no capacitor?

Um anel circular, de raio , situado no plano , com centro na origem, transporta uma corrente elétrica estacionária de intensidade e sentido indicado, como mostrado no lado esquerdo (a) da figura abaixo.

1. Utilizando a lei de Biot-Savart, determine o campo magnético (módulo, direção e sentido) produzido pelo anel na origem

Considere, agora, uma coroa circular condutora, de raios interno e externo , também situada no plano e com centro na origem, transportando uma corrente elétrica estacionária de intensidade , uniformemente distribuída através de sua superfície, como mostrado no lado direito (b) da mesma figura.

b) Determine o campo magnético (módulo, direção e sentido) produzido pela coroa na origem. Sugestão: imagine a coroa como vários anéis concêntricos de raio e largura infinitesimal , através dos quais passa uma corrente de intensidade

Considere um anel circular condutor, situado no plano e centrado na origem, imerso em um campo magnético uniforme  , como mostrado na figura abaixo. O anel então é aquecido, de modo que o seu raio varia no tempo como , onde e são constantes positivas. Além disso, o campo magnético também varia no tempo como  , onde também é uma constante positiva.

1. Determine o fluxo magnético através da área definida pelo anel em um instante .
2. Determine a intensidade e o sentido da força eletromotriz induzida no anel no mesmo instante.

Considere um segmento retilíneo, de comprimento , disposto sobre o eixo como mostra a figura abaixo. Ele encontra-se carregado com um densidade linear de carga constante .

1. Determine o campo elétrico (módulo, direção e sentido) em um ponto sobre o eixo , localizado a uma distância da extremidade do segmento que está sobre a origem .
2. Uma partícula de carga é posicionada sobre o ponto . Determine a força elétrica (módulo, direção e sentido) que essa partícula exerce o segmento.
3. Determine uma expressão assintótica para a força encontrada no item anterior no limite de . Interprete esse resultado.