PF de Física 3 da UFRJ - 2014.2

Sabe-se que, no interior de um cilindro (circular reto) de raio , existe um campo magnético , onde são as coordenadas cilíndricas usuais, é uma constante, e o eixo coincide com o eixo de simetria do cilindro.

A energia magnética armazenada no cilindro entre e é

Considere dois pequenos dipolos elétricos: o primeiro encontra-se no eixo , com seu centro na origem , e é formado por partículas de cargas e , enquanto o segundo encontra-se no eixo e é formado por partículas de cargas e (conforme a figura).

Seja a forca eletrostática exercida pelo dipolo 1 sobre o dipolo 2. Podemos afirmar que:

é nula e o torque sobre o dipolo 1 tende a girá-lo no sentido horário.

tem o sentido de e o torque sobre o dipolo 2 tende a girá-lo no sentido horário.

tem o sentido de e o torque sobre o dipolo 2 tende a girá-lo no sentido horário.

tem o sentido de e o torque sobre o dipolo 2 tende a girá-lo no sentido anti-horário.

tem o sentido de e o torque sobre o dipolo 2 tende a girá-lo no sentido anti-horário.

Um capacitor possui placas paralelas separadas por uma distância igual a . O espaço entre as placas está cheio de poliéster (Constante dielétrica, ), que possui rigidez dielétrica . Qual a voltagem máxima, e a carga máxima possível que o capacitor pode suportar sem que ocorra ruptura dielétrica.

Considere que na ausência do poliéster o capacitor possui capacitância .

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Seja um fio retilíneo infinito, paralelo ao eixo , por onde flui uma corrente estacionária . Adjacente a esse fio e a uma distância dele, existe uma espira retangular no plano de lados e , conforme mostra a figura.

Sabendo-se que a espira carrega uma corrente e que o campo gerado pelo fio é dado (vide formulário), determine:

A força que o fio retilíneo exerce sobre o lado horizontal superior da espira.

A força que o fio retilíneo exerce sobre o lado vertical esquerdo da espira.

A força total sobre a espira (Justifique).

Considere uma esfera sólida, de raio R, não condutora e de densidade volumétrica de carga dada por

Concêntrica a essa esfera, temos uma casca esférica, espessa e condutora, em equilíbrio eletrostático, de raio interno e raio externo , onde foi depositada uma carga .

Calcule a carga total da esfera não-condutora.

Calcule o campo elétrico dentro da esfera não-condutora.

Calcule a densidade superficial de carga e nas superfícies interna e externa da casca, e expresse a sua resposta em termos de , , e .

Determine a diferença de potencial entre as superfícies da casca.

Qual é o trabalho necessário para formarmos a configuração das quatro partículas da figura (3 partículas positivas e uma negativa, nos vértices de um quadrado de lado ), supondo que as partículas estejam, de início, infinitamente afastadas umas das outras?

Seja uma região delimitada por uma superfície fechada . Tal região possui uma densidade volumar de carga e uma carga total . A partir da lei de Gauss, pode-se dizer que:

Se , o campo elétrico é nulo no interior de .

Se , o campo elétrico é nulo no interior de .

Se , o campo elétrico é nulo em .

Se , o campo elétrico é nulo em .

Nenhuma das opções anteriores.

Uma barra de cobre cilíndrica, de resistência elétrica , comprimento e seção reta , é comprimida para a metade do seu comprimento original, sem que seu volume se altere.

Pode-se afirmar que o novo valor de sua resistência elétrica é:

Uma espira condutora retangular de dimensões e se move com velocidade constante para a direita, conforme a figura.

A espira atravessa um campo magnético uniforme e estacionário , dirigido para dentro da página, numa extensão de ao longo do eixo .

Assinale abaixo o gráfico que melhor representa a forca eletromotriz como função da posição da lateral à direita da espira:

Considere as seguintes afirmações:

- O campo magnético de uma espira circular por onde passa uma corrente estacionária satisfaz a lei de Ampère.

- A afirmação é verdadeira devido à simetria axial da espira.

- Se a espira fosse quadrada, a lei de Ampère não seria válida.

- Se a espira fosse quadrada, a lei de Ampère seria válida, desde que se escolhessem curvas amperiana que passassem pelo centro do quadrado.

São verdadeiras as afirmativas:

Somente

e

, e

e

Somente