PF de Física 3 da UFRJ - 2014.1

Próximo a um plano (infinito) , com densidade superficial de carga , temos três sistemas, todos com a mesma carga elétrica (não nula):

uma partícula (pontual);

um sólido uniformemente carregado;

uma chapa bidimensional, também uniformemente carregada;

Assinale a opção que melhor indica a relação entre os módulos das forças elétricas devidas ao plano sobre cada um dos sistemas.

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Analise as seguintes afirmativas:

As linhas de campo elétrico nunca se iniciam em um ponto no espaço;

As linhas de campo elétrico nunca se cruzam em um ponto do espaço;

As linhas de campo elétrico nunca são fechadas.

Qual(is) é(são) verdadeira(s)?

Apenas a .

Apenas a .

Apenas a .

Apenas a e a .

Apenas a e a .

Apenas a e a .

Todas são verdadeiras

Nenhuma é verdadeira.

Cada um de dois longos solenoides coaxiais é percorrido por uma corrente elétrica estacionária, de mesma intensidade , porém com sentidos contrários. Ambos os solenoides têm o mesmo comprimento , sendo que o interno possui raio e voltas, ao passo que o externo possui raio e voltas, sendo e .

Sendo a distância até o eixo comum dos solenoides, e considerando o campo magnético fora dos dois solenoides igual a , podemos expressar o campo magnético dentro do solenoide interno e entre os dois solenoides , respectivamente, como

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; .

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Um cilindro circular, muito longo, possui uma densidade volumar de carga elétrica estacionária, mas não uniforme , onde e é a usual coordenada radial, medida a partir do eixo de simetria do cilindro.

Envolvendo tal cilindro, temos uma casca cilíndrica circular espessa, coaxial, também muito longa, de raios interno e externo , condutora e neutra.

Determine a carga por unidade de comprimento axial, no cilindro interno.

Determine o campo elétrico em um ponto genérico dentro do cilindro interno, com coordenada radial .

Determine o campo elétrico em um ponto genérico na região entre os dois cilindros, com coordenada radial .

Determine o campo elétrico em um ponto genérico dentro da casca condutora, com coordenada radial .

Determine o campo elétrico em um ponto genérico na região exterior aos dois cilindros, com coordenada radial .

Analise as seguintes afirmativas:

Em uma certa região do espaço, a carga elétrica total é zero; logo, em qualquer ponto de sua superfície fronteiriça, o campo elétrico também é zero;

Em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico no interior de um material isolante, é, necessariamente, zero;

Se um condutor, em equilíbrio eletrostático, é neutro, então a densidade superficial de carga em qualquer ponto de sua superfície é nula.

Qual(is) é(são) verdadeira(s)?

Apenas a .

Apenas a .

Apenas a .

Apenas a e a .

Apenas a e a .

Apenas a e a .

Todas são verdadeiras

Nenhuma é verdadeira.

A figura mostra uma barra retilínea condutora, de massa , comprimento e resistência elétrica , movendo-se com uma velocidade constante ao longo de trilhos condutores, retilíneos horizontais, fixos.

Tal circuito está sob ação de um campo magnético gerado por uma corrente elétrica estacionária fluindo por um fio retilíneo longo, paralelo à barra e no mesmo plano do circuito.

A resistência dos trilhos, assim como a capacitância e a autoindutância do circuito e a indutância mútua entre o circuito e o fio retilíneo (de corrente ) podem e devem ser desprezadas.

Obtenha uma expressão para a corrente elétrica no circuito, , como função da distância da barra ao fio, explicitando, ademais, o sentido de tal corrente.

[Sugestão: não precisa deduzir o campo magnético de uma corrente retilínea estacionária, muito longa.]

Obtenha uma expressão para a taxa temporal de dissipação de energia, pelo efeito Joule, na barra, como função de .

Obtenha uma expressão para a força externa que precisa ser aplicada à barra para manter a sua velocidade constante.

Qual das afirmações abaixo é verdadeira?

A capacitância de um capacitor, por definição, é a quantidade total de carga que ele pode acumular.

Ao variarmos a diferença de potencial entre as placas de um capacitor dado, fixo, de placas paralelas, variamos a sua capacitância.

Para um capacitor dado, fixo, de placas paralelas, ao dobrarmos a carga em cada placa, dobramos a sua capacitância.

A capacitância de um capacitor dado, fixo, aumenta, quando inserimos algum material isolante entre suas placas, todo o resto mantendo-se inalterado.

Ao dobrarmos a carga armazenada em um dado capacitor, também dobramos a energia armazenada nele.

Dois fios retilíneos muito longos, paralelos, a uma distância de entre si, transportam, cada um, uma corrente elétrica estacionária de . O módulo da força magnética por unidade de comprimento que cada um exerce sobre o outro é:

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Analise as seguintes afirmativas:

Em uma dada região, existe, originalmente, um campo magnético constante (estacionário e uniforme) e uma superfície aberta plana. Se o módulo de tal campo for dobrado e a área da superfície for quadruplicada, mantendo-se plana e com a mesma orientação, então o fluxo de campo magnético, através da nova superfície, cresce por um fator quatro, em comparação com a antiga superfície;

De acordo com a lei de Faraday, a condição necessária e suficiente para que uma força eletromotriz seja induzida em um circuito fechado é a presença no circuito de um campo magnético que varia com o tempo;

Se uma espira condutora próxima a um imã começa a afastar-se desse, então surge uma força repulsiva entre o imã e a espira.

Qual(is) é(são) verdadeira(s)?

Apenas a .

Apenas a .

Apenas a .

Apenas a e a .

Apenas a e a .

Apenas a e a .

Todas são verdadeiras

Nenhuma é verdadeira.

Um fio de cobre, cuja resistividade elétrica é e constante dielétrica praticamente igual a 1, tem área de seção reta uniforme igual a .

Num dado instante, a corrente que passa pelo fio é de , mas está crescendo à taxa de . O número que melhor se aproxima da razão entre a corrente de deslocamento dentro do fio e a corrente de condução, nesse instante, é