P2 de Física 3 da UFRJ - 2019.1

Um plasma é formado por n portadores de carga por unidade de volume que se deslocam com uma velocidadee portadores por unidade de volume de carga que se deslocam com uma velocidade . Se este plasma encontra-se globalmente neutro, podemos afirmar que a densidade de corrente em seu interior vale:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

Uma partícula carregada penetra em uma região de campo magnético uniforme e estacionário com velocidade inicial . Sendo o raio da trajetória helicoidal da partícula nessa região e a distância percorrida ao longo do eixo da hélice durante um período de revolução, podemos afirmar que a razão vale:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

O fio condutor fino mostrado na figura abaixo é formado por dois trechos retilíneos e

semi-infinitos, paralelos ao eixo de um sistema de coordenadas, unidos por um trecho semicircular de raio contido no plano e centrado na origem. Este fio transporta uma corrente estacionária de intensidade , no sentido indicado na figura. Nessa situação, determine, justificando cuidadosamente todo o desenvolvimento:

(a) O vetor campo magnético resultante produzido pelos dois trechos retilíneos na origem.

(b) O vetor campo magnético produzido pelo trecho semicircular na origem.

(c) O vetor campo magnético resultante produzido pelo fio na origem e o módulo deste campo.

A figura abaixo mostra uma espira quadrada de lado que move-se da esquerda para a direita com aceleração constante (). A espira penetra em uma região do espaço em que há um campo magnético constante (), perpendicular ao plano da folha e apontando para dentro. A espira tem resistência . Nessa figura, a variável mede a posição do lado direito da espira com relação à fronteira da região de campo e é uma função do tempo . Suponha que no instante e que a espira parte do repouso.

OBS: Suas respostas devem ser dadas em função apenas de , , e .

1. Determine a intensidade do fluxo de campo magnético através da área definida pela espira como função do tempo , considerando os intervalos em que a espira está entrando no campo e depois que ela está totalmente imersa.
2. Determine a intensidade e o sentido da corrente induzida na espira como função do tempo , considerando os mesmos intervalos.
3. Faça gráficos da intensidade do fluxo e da corrente induzida como função do tempo , destacando os pontos relevantes.

Um solenóide infinito transporta uma corrente cuja intensidade aumenta lentamente com o tempo. Sobre os campos produzidos por este sistema, é CORRETO afirmar que, dentro do solenóide:

(a) As linhas de campo elétrico induzido são circulares e estão em planos perpendiculares ao eixo do solenóide.

(b) As linhas de campo elétrico induzido são perpendiculares ao eixo do solenóide e apontam ao longo da direção radial.

(c) As linhas de campo magnético são circulares e estão em planos perpendiculares ao eixo do solenóide.

(d) As linhas de campo magnético são perpendiculares ao eixo do solenóide e apontam ao longo da direção radial.

(e) Não há campo elétrico induzido.

Um cilindro condutor infinito, de seção transversal circular de raio , possui uma densidade de corrente estacionária, mas não-uniforme dada por , onde é uma constante positiva, é a distância até o eixo do cilindro e é o vetor unitário da direção paralela ao eixo do cilindro. Nessa situação, podemos afirmar que o campo magnético produzido pelo cilindro em pontos dentro e fora dele tem intensidade proporcional a, respectivamente

a) e

b) e

c) e

d) e

e) e

f) e

Três fios condutores finos, retilíneos e infinitos são alinhados paralelamente. Eles cruzam os vértices de um triângulo equilátero de lado , de forma que o plano deste triângulo é perpendicular aos eixos dos fios. A situação é mostrada na figura abaixo, onde os fios são designados por 1, 2 e 3. Ao medir-se a força magnética resultante por unidade de comprimento sobre o fio 1, obtém-se o vetor indicado na figura. Sabendo que os três fios são atravessados por correntes estacionárias, considere as afirmativas abaixo:

(I) As correntes que atravessam os fios 1 e 3 têm o mesmo sentido.

(II) As correntes que atravessam os fios 2 e 3 têm sentidos opostos.

(III) A corrente que atravessa o fio 2 tem intensidade maior que aquela que atravessa o fio 3.

São VERDADEIRAS as afirmativas:

(a) Apenas II e III

(b) Apenas I

(c) Apenas II

(d) Apenas III

(e) Apenas I e II

(f) Apenas I e III

(g) I, II e III

(h) Nenhuma delas

Uma barra metálica de comprimento e massa encontra-se suspensa por meio de molas metálicas ideais presas ao teto, como mostrado na figura abaixo. As molas estão conectadas por uma bateria que fornece uma corrente estacionária de intensidade no sentido indicado. Deseja-se então aplicar um campo magnético uniforme e estacionário sobre esse sistema de forma que a barra fique suspensa sem que haja nenhuma tensão sobre as molas. Sabendo que o módulo da aceleração da gravidade local vale , podemos afirmar que o módulo, direção e sentido deste campo magnético são, respectivamente:

(a) , perpendicular ao plano do papel e apontando para dentro.

(b) , perpendicular ao plano do papel e apontando para fora.

(c) , perpendicular ao plano do papel e apontando para dentro.

(d) , perpendicular ao plano do papel e apontando para fora.

(e) , no plano do papel, apontando para cima.

(f) , no plano do papel, apontando para baixo.

(g) , no plano do papel, apontando para cima.

(h) , no plano do papel, apontando para baixo.