P2 de Física 3 da UFRJ - 2014.1

Todas as partículas carregadas que passam através de uma região em que existem campos elétrico e magnético constantes, ortogonais, sem serem defletidas tem em comum

1. A massa;
2. O momento linear;
3. A velocidade;
4. A energia;
5. A razão entre a carga e a massa;

Um cabo coaxial é composto por um fio sólido, cilíndrico, circular, de raio , envolto por uma casca espessa, cilíndrica, também circular, coaxial, de raios e , tais que . Ambos os cilindros são muito longos e tem o eixo comum . Através do fio interno, passa uma corrente elétrica estacionária, cuja densidade de corrente é dada por , onde e é a distância até o eixo do fio. Através da casca externa, passa uma corrente estacionária, cuja densidade de corrente é dada por , onde .

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 em que o cabo “divide” o espaço.

Por um fio retilíneo, muito longo, em repouso, passa uma corrente elétrica estacionária de intensidade . Próximo a tal fio, há um retângulo condutor, rígido, coplanar com o fio, conforme mostra a figura. Originalmente, o retângulo também encontra-se em repouso, mas, em um certo instante, ele passa a se movimentar em uma das quatro maneiras seguintes: (1) translação com velocidade ; (2) Translação com velocidade ; (3) translação com velocidade , ou (4) rotação (rígida) em torno do eixo do próprio fio, com velocidade angular . Em qual(is) das quatro situações, não surge uma corrente elétrica induzida ao longo do retângulo?

1. Somente em 1
2. Somente em 4
3. Somente em 2
4. Somente em 3
5. Em 1 e 4
6. Em 2 e 3
7. Em nenhuma surgirá corrente induzida, pois o campo gerado pelo fio, mantém-se estacionária e a área do retângulo não varia

Uma barra de comprimento ocupa uma região onde há um campo magnético constante (estacionário e uniforme) . A barra gira com velocidade angular , em torno de um ponto fixo em uma de suas extremidades, em um plano perpendicular ao campo. Qual é o módulo da tensão ou da diferença de potencial que acaba se estabelecendo entre as extremidades da barra?

Calcule o campo magnético no ponto devido ao circuito com corrente estacionária de intensidade .

Um pedaço de fio condutor ôhmico isolado é torcido de modo a constituir um circuito em forma de oito. Por razão de simplicidade, modele as duas metades da figura de oito como circunferências de círculo. O raio do círculo superior é e o do inferior é . O circuito completo é puramente resistivo (com capacitância e autoindutância desprezíveis), tendo resistência . A partir de um campo magnético uniforme mas não estacionário

Onde é aplicado perpendicularmente ao plano dos dois circuitos, conforme mostrado na figura.

1. Para determino o fluxo total através do circuito.
2. Para determine o sentido da corrente elétrica induzida ao longo do fio indicando-o claramente em cada uma das circunferências, seja por intermédio de uma seta, seja pelas expressões horário ou anti-horário.
3. Para determine o módulo da intensidade da corrente elétrica induzida no fio.

Calcule a força magnética resultante sobre o pedaço de fio, através do qual passa uma corrente elétrica estacionária de intensidade , composto por dois segmentos retilíneos, de comprimento , muito grande, e uma semicircunferência de círculo, de raio , na presença de um campo magnético constante (estacionário e uniforme) , .

Seja um solenoide longo, formado por um enrolamento de espiras circulares. Considere as seguintes três afirmativas sobre sua autoindutância: (I) ela é proporcional ao quadrado do raio das espiras; (II) ela é proporcional à taxa de variação da corrente no solenoide, e (III) ela é proporcional à corrente que circula no solenoide. Assinale a opção que indica qual(is) dessas afirmativas está(ão) correta(s).

1. Nenhuma
2. Apenas a I
3. Apenas a II
4. Apenas a III
5. Apenas a I e a II
6. Apenas a I e a III
7. Apenas a II e a III
8. Todas

Considere as seguintes três afirmativas sobre a lei de Ampère: (I) ela só vale quando há um alto grau de simetria da distribuição de correntes; (II) ela só vale quando as correntes forem estacionárias, e (III) ela só vale quando os campos magnéticos forem estacionários. Assinale a alternativa que indica qual(is) de tais afirmações são corretas.

1. Nenhuma
2. Apenas a I
3. Apenas a II
4. Apenas a III
5. Apenas a I e a II
6. Apenas a I e a III
7. Apenas a II e a III
8. Todas

Um capacitor de placas planas paralelas, circulares e cujo raio das placas é muito maior que a distância entre as mesmas está inicialmente descarregado. A partir de um certo instante, o capacitor começa a ser carregado por uma corrente que cresce linearmente com o tempo , onde . Sobre os campos elétrico e magnético que podem eventualmente surgir entre as placas durante o carregamento do capacitor, pode-se afirmar que:

1. Surgirá apenas um campo elétrico estacionário
2. Surgirão um campo elétrico estacionário e um campo magnético não estacionário, colineares entre si
3. Surgirá apenas um campo elétrico não estacionário.
4. Surgirão um campo elétrico não estacionário e um campo magnético estacionário, colineares entre si
5. Surgirão um campo elétrico não estacionário e um campo magnético estacionário, perpendiculares entre si
6. Surgirão um campo elétrico e um campo magnético, ambos não estacionários, e perpendiculares entre si