P2 de Física 3 da UFRJ - 2016.1

Considere uma espira colocada no plano . Em um dado instante, uma pessoa coloca um ímã no eixo de simetria da espira (inicialmente acima da espira) e o aproxima dela, conforme ilustra a figura abaixo. Ela então observa o surgimento de uma corrente induzida no sentido anti-horário. O polo corresponde a qual polo ímã, norte ou sul? A força magnética que surge entre o ímã e a espira é atrativa ou repulsiva? (Utilize a convenção de que o polo norte é o polo do qual saem as linhas de campo magnético).

(a) Norte, repulsiva.

(b) Norte, atrativa.

(c) Sul, repulsiva.

(d) Sul, atrativa.

Considere uma espira circular, localizada no plano , centrada na origem, transportando uma corrente estacionária , como mostrado na figura abaixo.

Qual é o sentido do campo magnético produzido pela espira nos pontos e , respectivamente, localizados sobre o eixo .

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

Considere um capacitor ideal, constituído por duas placas circulares, paralelas, muito grandes, muito próximas e que apresentam distribuições uniformes de cargas. Este capacitor está em processo de carregamento e portanto as cargas acumuladas nas placas são função do tempo: temos numa das placas e na outra. Qual é a opção que melhor descreve o que ocorre entre as placas desse capacitor?

(a) Cria-se um campo elétrico e um campo magnético, ambos não estacionários.

(b) Cria-se um campo elétrico uniforme e não estacionário, e um campo magnético nulo.

(c) Cria-se um campo elétrico uniforme e estacionário, e um campo magnético nulo.

(d) cria-se um campo elétrico e um campo magnético, ambos uniformes e estacionários.

(e) Cria-se um campo magnético uniforme e estacionário, e um campo elétrico nulo.

Um fio condutor, retilíneo, muito longo transporta uma corrente estacionária de intensidade no sentido indicado na figura.

Uma espira retangular, coplanar com o fio, de lados (horizontal) e (vertical) se encontra, em repouso, a uma distância à direita do fio. Através desta espira circula uma corrente no sentido horário. Qual a direção e o sentido da força magnética resultante sobre a espira?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

Considere quatro condutores cilíndricos, cujas seções retas circulares possuem centros nos vértices de um quadrado, como mostrado na figura abaixo.

A curva que corresponde a esse quadrado é chamada de . A corrente (uniforme e estacionária) em cada um desses condutores é , e tem o sentido mostrado na figura. Um quinto condutor é colocado na região central limitada pelos quatro condutores, e é percorrido por uma corrente estacionária . Qual deve ser o valor da corrente nesse quinto condutor para que a integral seja igual a zero?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Num acelerador de partículas, temos dois feixes paralelos, um de prótons e outro de elétrons, com a mesma densidade numérica de partículas , . Os prótons movem-se no sentido e os elétrons no sentido oposto, ambos com velocidade de módulo . Qual é o vetor densidade de corrente nessa situação? (sabendo-se que é o módulo da carga do elétron)

(a) .

(b) .

(c) .

(d) .

(e)

Dois fios condutores, ambos de comprimento , muito longos, transportam correntes estacionárias de intensidades e e estão separados por uma distância , conforme a figura abaixo.

Determine o módulo da força magnética, por unidade de comprimento , entre os fios e diga se a força é atrativa ou repulsiva.

(a) , repulsiva.

(b) , atrativa.

(c) , repulsiva.

(d) , atrativa.

(e) , atrativa.

(f) , repulsiva

Considere as seguintes afirmativas. (I) Na presença de um campo magnético estacionário, não é possível haver correntes induzidas pelo efeito Faraday. (II) Para que haja uma força eletromotriz em uma espira é necessário que o material que a compõe seja condutor. (III) É possível que a corrente induzida em uma espira pela variação temporal de um campo magnético externo crie um campo magnético no mesmo sentido do campo original. Assinale a opção que contém as afirmativas verdadeiras.

(a) Somente (III).

(b) (I) e (III).

(c) (I), (II), e (III).

(d) (I) e (II).

(e) Somente (I).

Um solenoide circular ideal tem número de espiras , raio e comprimento . Se alterarmos o raio e o número de espiras de tal solenoide, para o triplo e a metade, respectivamente, mantendo seu comprimento inalterado, o que ocorre com a sua auto-indutância? Considere que o solenoide é muito longo (“infinito”): .

(a) Aumenta.

(b) Depende da corrente que passa no solenoide.

(c) Diminui.

(d) Não se altera.

Quatro partículas pontuais de cargas se movem com velocidades e , com . Num dado instante, as partículas ocupam os vértices de um quadrado de lado , no plano , como mostrado na figura abaixo.

Quais são, respectivamente, o sentido do campo magnético produzido pelas quatro partículas no ponto , localizado no centro do quadrado, e a razão entre os módulos de e o módulo do campo magnético , produzido pela partícula também no ponto ?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e) A soma do campo produzido pelas quatro partículas se anula.

O fluxo do campo magnético através de uma superfície aberta fixa , cuja fronteira constitui-se de um condutor ôhmico, varia com o tempo conforme representado pelo gráfico a seguir. Assinale a alternativa que melhor indica o gráfico correspondente à força eletromotriz induzida induzida no condutor.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Considere dois circuitos fechados ôhmicos, 1 e 2, puramente resistivos, de mesma resistência , no plano cartesiano , muito afastados um do outro, com a forma de um “oito” torcido, de modo que, para o circuito , suas partes, de baixo e de cima, têm a mesma área , ao passo que, para o circuito , a área da parte de baixo continua sendo , mas aquela da de cima é o triplo. Tais circuitos estão sujeitos ao campo magnético , com . Assinale a alternativa que melhor indica quais são os módulos das intensidades de corrente induzida em tais circuitos e as correspondentes orientações nas suas partes de cima.

(a) , horário.

(b) , anti-horário.

(c) , horário; , horário.

(d) , anti-horário; , anti-horário.

(e) , horário; , horário.

(f) , anti-horário; , anti-horário.

Sejam uma curva fechada, uma superfície delimitada por , e uma superfície fechada. Qual é o melhor enunciado da lei de Ampère?

(a) A circulação do campo magnético ao longo de é proporcional à corrente que passa através de .

(b) O fluxo do campo magnético através de é igual à corrente que passa através dessa mesma superfície.

(c) O fluxo do campo magnético através de uma superfície fechada é sempre zero.

(d) O campo magnético sobre só depende da corrente que passa através de .

(e) A circulação do campo magnético ao longo de é sempre igual a , mesmo quando nenhuma corrente passa através de .