PF de Física 3 da UFRJ - 2017.1

Um cilindro circular maciço, infinito e condutor, de raio , possui uma densidade de corrente estacionária, , onde é uma constante positiva, é a distância ao eixo do cilindro e é um vetor unitário cuja direção é paralela ao eixo do cilindro. Assinale a alternativa cujo gráfico melhor representa o comportamento do módulo do campo magnético produzido pelo cilindro como função da distância .

Uma barra isolante fina é posicionada sobre o eixo de um sistema de coordenadas, como mostrado na figura abaixo. O eixo é perpendicular à barra e a origem do sistema coincide com o seu ponto médio. A distribuição de cargas na barra é tal que sua metade à direita está uniformemente carregada com uma densidade linear de carga () e sua metade à esquerda está uniformemente carregada com uma densidade linear de carga . Sobre essa situação, considere as seguintes alternativas:

(I) Para todos os pontos sobre o eixo , o campo elétrico aponta no sentido negativo de .

(II) Para pontos sobre o eixo , é possível determinar a intensidade do campo elétrico conhecendo apenas o potencial elétrico sobre esses pontos.

São corretas as alternativas:

(a) Apenas I

(b) Apenas II

(c) Nenhuma delas

(d) Todas elas

Um capacitor cilíndrico é formado por um cilindro condutor de raio e comprimento , com , coaxial a uma casca cilíndrica espessa, também condutora, de raio interno , raio externo e comprimento . A capacitância desse capacitor é dada por:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Uma espira retangular, rígida, condutora e um fio retilíneo, infinito, pelo qual passa uma corrente quase estacionária () encontram-se num mesmo plano, . No instante a espira possui velocidade () como mostrado na figura abaixo.

Desconsiderando o efeito da gravidade, qual gráfico melhor representa o movimento da espira logo após o instante ?

(f) Nenhuma das anteriores

Uma esfera condutora de raio , em equilíbrio eletrostático, possui carga . Uma casca esférica espessa, condutora, de raio interno e raio externo , concêntrica à esfera, possui carga , como mostra a figura abaixo. Considerando o potencial elétrico nulo no infinito, a que distância finita do centro da esfera o potencial também é nulo?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f) Não há nenhuma posição, a uma distância finita do centro da esfera, em que o potencial seja nulo.

Um anel circular isolante de raio possui uma carga uniformemente distribuída sobre seu comprimento. Uma partícula de carga e massa encontra-se inicialmente em repouso sobre o eixo do anel, em um ponto muito afastado de seu centro. Desprezando a ação da gravidade, os módulos da velocidade e da aceleração dessa partícula quando ela passa pelo centro do anel valem, respectivamente:

(a) e

(b) e

(c) e

(d) e

(e) e

Considere um fio infinito formado por dois trechos retilíneos semi-infinitos e perpendiculares entre si, ligados por um arco de circunferência de raio R (um quarto de circunferência). Por esse fio flui uma corrente estacionária , como mostrado na Figura . Utilize o sistema de eixos cartesianos desenhado na Figura . Com essa escolha, um dos trechos retilı́neos é paralelo ao eixo , enquanto o outro é paralelo ao eixo , e o arco de circunferência tem centro na origem .

(a) Determine a contribuição ao campo magnético na origem do sistema de coordenadas indicado na Figura , devido ao trecho do fio correspondente ao arco de circunferência. Indique o módulo, a direção e o sentido de .

(b) Determine a contribuição ao campo magnético na origem do sistema de coordenadas indicado na Figura , devido ao trecho horizontal do fio. Indique o módulo, direção e sentido de .

(c) Determine o campo magnético (módulo, direção e sentido) produzido pelo fio completo, na origem do sistema de coordenadas.