PF de Física 3 da UFRJ - 2019.1

Considere uma superfície fechada S tal que o fluxo de campo elétrico através dela é nulo. Sobre essa situação, considere as afirmativas abaixo:

(I) O campo elétrico é necessariamente nulo em todos os pontos da superfície S.

(II) O campo elétrico é necessariamente nulo em todos os pontos no interior de S.

(III) Não pode haver nenhuma partícula carregada no interior de S.

São VERDADEIRAS as afirmativas:

(a) Nenhuma delas

(b) Apenas I

(c) Apenas II

(d) Apenas III

(e) Apenas I e II

(f) Apenas I e III

(g) Apenas II e III

(h) I, II e III

Três partículas de carga são posicionadas sobre um círculo de raio de forma que elas estão equidistantes uma da outra, como mostrado na figura abaixo. Uma quarta partícula de carga é posicionada sobre o centro deste círculo, que coincide com a origem do sistema de coordenadas indicado. Nessa situação, para que a força elétrica resultante sobre qualquer uma das partículas de carga seja nula, o valor de deve ser igual a:

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

Uma barra isolante fina de comprimento é posicionada sobre o eixo de um sistema de coordenadas com seu centro sobre a origem, como mostrado na figura abaixo. Ela encontra-se carregada de forma que a porção possui uma densidade linear de carga constante e a porção possui uma densidade linear constante . Considere os pontos e indicados na figura. Podemos afirmar que o campo elétrico produzido pela barra nestes pontos aponta, respectivamente, no sentido dos vetores:

a) e

b) e

c) e

d) e

e) e

f) e

g) e

h) e

Considere as seguintes grandezas físicas:

(I) Campo elétrico

(II) Fluxo de campo elétrico através de uma superfície aberta

(III) Potencial elétrico

São grandezas vetoriais:

(a) Apenas I

(b) Apenas II

(c) Apenas III

(d) Apenas I e II

(e) Apenas I e III

(f) Apenas II e III

(g) I, II e III

(h) Nenhuma delas

Considere um cilindro infinito com seção transversal circular de raio . Ele encontra-se carregado com uma densidade volumétrica de carga constante e negativa. Sejam , e pontos localizados no interior do cilindro, sobre a superfície do cilindro e fora do cilindro, respectivamente. O potencial eletrostático produzido pelo cilindro nestes pontos vale , e , respectivamente. Nessa situação, podemos afirmar que:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

Uma partícula de carga q é posicionada sobre a origem de um sistema de coordenadas. Considere a superfície fechada mostrada na figura abaixo, formada pela interseção de uma superfície esférica de raio e centro na origem com os planos , e . Nessa situação, o fluxo de campo elétrico produzido pela partícula através de vale:

a)

b)

c)

d)

e)

f)

Uma placa condutora infinita de espessura é posicionada de forma que seu plano médio coincide com o plano de um sistema de coordenadas, como mostrado na figura abaixo. Ela possui uma densidade de corrente constante dada por . Nessa situação, o campo magnético produzido pela placa nas regiões e aponta, respectivamente, no sentido dos vetores:

(a) e

(b) e

(c) e

(d) e

(e) e

(f) e

(g) e

(h) e

Um sistema a vácuo possui um pequeno vazamento de gás hélio, cujos íons possuem carga e massa . Os íons escapam do vazamento na direção com velocidade de módulo . Para medir a intensidade do vazamento, aplica-se um campo magnético uniforme e estacionário de módulo e posicionamos um detector de partículas à direita da saída de gás no plano , conforme mostrado na figura abaixo.

A que distância devemos posicionar o detector e que direção e sentido deve possuir o campo magnético para que os íons de hélio sejam detectados?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

Um fio condutor retilíneo de comprimento tem a seção transversal mostrada na figura abaixo. Ele é formado por um cilindro condutor de raio e resistividade cercado por uma casca condutora cilíndrica de raio interno , raio externo e resistividade . Se uma corrente flui paralelamente ao eixo deste fio e o campo elétrico é constante em seu interior, podemos afirmar que a resistência elétrica deste fio vale:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

A figura abaixo mostra o gráfico do potencial elétrico no interior de um capacitor de placas condutoras planas e paralelas posicionadas em e. Considere que é muito menor que as dimensões das placas e que o sistema está em equilíbrio eletrostático. Sabendo que a região (II) está preenchida por vácuo, podemos afirmar que a região (I) está preenchida por um material isolante de constante dielétrica igual a:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

Um fio condutor fino é formado pela junção de dois trechos semicirculares de raios e com dois trechos retilíneos, como mostrado na figura abaixo. Uma corrente estacionária de intensidade percorre o condutor no sentido indicado (anti-horário no semicírculo menor). Nessa situação, qual é o campo magnético resultante produzido pelo fio no centro dos semicírculos (ponto )?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

Uma espira circular de raio r está imersa em um campo magnético uniforme e estacionário

. Ela gira com velocidade angular constante em torno do eixo de um sistema de coordenadas, conforme a figura abaixo. Considere que, no instante , a espira encontra-se sobre o plano , centrada na origem, e o seu vetor área aponta no mesmo sentido do campo. Sobre essa situação, considere as afirmativas abaixo:

(I) O fluxo de campo magnético através da espira varia com o tempo na forma .

(II) A força eletromotriz induzida na espira é máxima no instante .

(III) O sentido da corrente induzida na espira é sempre anti-horário quando visto da direção positiva para a negativa no eixo .

São VERDADEIRAS as afirmativas:

(a) Apenas I

(b) Apenas II

(c) Apenas III

(d) Apenas I e II

(e) Apenas I e III

(f) Apenas II e III

(g) I, II e III

(h) Nenhuma delas

Uma espira condutora quadrada de lado é posicionada sobre o plano de um sistema de coordenadas como mostrado na figura abaixo. Seus lados são paralelos aos eixos e um de seus vértices está sobre a origem. Ela transporta uma corrente estacionária de intensidade e sentido anti-horário e está imersa em uma região de campo magnético estacionário, mas não-uniforme dado por, onde é uma constante positiva. Sobre essa situação, é CORRETO afirmar que a força magnética resultante sobre a espira:

(a) Aponta no sentido

(b) Aponta no sentido

(c) Aponta no sentido

(d) Aponta no sentido

(e) Aponta no sentido

(f) Aponta no sentido

(g) É nula.

Um fio condutor fino e infinito transporta uma corrente estacionária de intensidade da esquerda para a direita, como mostrado na figura abaixo. Uma barra condutora fina desloca-se para baixo com velocidade constante de forma que seu eixo permanece paralelo ao eixo do fio, como indicado. Considere os pontos , e da barra mostrados na figura e sejam , e os potenciais elétricos nestes pontos após estabelecido o equilíbrio de cargas, respectivamente. Nessa situação, podemos afirmar que:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)