P2 de Física 3 da UFRJ - 2013.1

Considere uma espira retangular de lados e () e um fio retilíneo infinito, coplanar. Sabendo-se que o fio retilíneo é paralelo aos lados longos da espira e que o fio e a espira portam, respectivamente, correntes para a direita e e no sentido horário, assinale a única opção incorreta.

1. A soma das forças nos lados curtos da espira é nula;
2. A força em cada um dos lados curtos da espira é nula;
3. A soma das forças nos lados longos da espira é não nula;
4. As forças sobre os lados longos da espira estão na mesma direção;
5. A força total sobre a espira é perpendicular ao fio retilíneo.

Uma corrente estacionária, de intensidade , flui ao longo de um segmento retilíneo que se divide, igualmente, em quatro meridianos de uma esfera de raio , perpendiculares (dois a dois) entre si, e reencontrando-se num outro segmento retilíneo. Qual é o módulo do campo magnético no centro da esfera?

Uma corrente estacionária percorre o circuito condutor abaixo. Qual é o módulo do campo magnético no ponto ?

Um acelerador de partículas é projetado para desviar um elétron, de massa e carga , que incida horizontalmente, com velocidade inicial , para uma velocidade final . Assinale o campo magnético constante que permite que isso aconteça.

Um bastão retilíneo, de comprimento , massa e resistência , desliza, sem atrito, sobre um fio (rígido) condutor ideal (sem resistência), em forma de . O sistema todo está completamente imerso em uma região de campo magnético constante (estacionário e uniforme), perpendicular ao plano que contém o sistema. Inicialmente, uma força externa é aplicada e o bastão move-se com uma velocidade constante para a direita. A partir do instante , essa força externa deixa de agir e o bastão passa a mover-se apenas sob a ação da força magnética, com velocidade . Despreza a capacitância e a autoindutância do sistema, assim como a corrente de deslocamento.

1. Qual é o módulo da força eletromotriz induzida no circuito (fio + bastão)?
2. Qual é o módulo da (intensidade de) corrente elétrica que passa pelo bastão e o seu sentido?
3. Qual é a força magnética (vetorial) sobre o bastão?
4. Qual é a velocidade (vetorial) do bastão como função explícita do tempo, para ?

Considere o seguinte gráfico mostrando o fluxo do campo magnético através de uma espira isolante em repouso, como função do tempo. Assinale a opção que melhor representa a força eletromotriz ao longo da espira, como função do tempo, nos intervalos de tempos típicos do gráfico, respectivamente.

1. , , , , ,
2. , , , , ,
3. A fem é sempre zero, pois, a espira é isolante.
4. , , , , ,
5. , , , , ,

Considere um fio retilíneo neutro e infinito e uma partícula (pontual) carregada em repouso, a uma certa distância do fio. Em um determinado instante , surge, no fio, uma corrente não estacionária . Se o fio é o único agente interagindo com a partícula, o que acontece com esta depois do instante ?

1. Ela deve permanecer em repouso, pois forças magnéticas não realizam trabalho.
2. Ela pode sair do repouso, devido à ação de forças magnéticas.
3. Ela deve permanecer em repouso, devido à simetria do problema.
4. Ela pode sair do repouso, devido à ação de forças elétricas.
5. Ela deve permanecer em repouso, pois o fio é neutro.

Determine a circulação para as três curvas fechadas orientadas respectivamente.

7. pois todas são perpendiculares.

Um cabo coaxial é composto por um fio sólido, cilíndrico, circular, de raio , e uma casca espessa, cilíndrica, também circular, coaxial, de raios e , tais que . Ambos os cilindros são muito longos. Através do fio interno, passa uma corrente elétrica, estacionária, cuja densidade de corrente é , enquanto que, através da casca externa, passa uma corrente elétrica, também estacionária, com densidade de corrente .

1. Qual é a (intensidade de) corrente elétrica no fio interno?
2. Qual é a (intensidade de) corrente elétrica na casca externa?
3. Determine o campo magnético em cada uma das quatro regiões típicas em que o cabo “divide” o espaço.