PF de Física 3 da UFRJ - 2019.2

Em um modelo clássico para o átomo de Hidrogênio, um elétron descreve um movimento circular uniforme em torno de um próton, fixado na origem de um sistema de coordenadas. O sentido da trajetória do elétron é mostrado na figura abaixo. Suponha que a corrente associada ao movimento do elétron pode ser tratada como estacionária. Sobre essa corrente e o campo magnético produzido por ela na posição do próton, podemos afirmar que:

1. A corrente tem sentido horário e o campo aponta para dentro do plano do papel.
2. A corrente tem sentido anti-horário e o campo aponta para dentro do plano do papel.
3. A corrente tem sentido horário e o campo aponta para fora do plano do papel.
4. A corrente tem sentido anti-horário e o campo aponta para fora do plano do papel.
5. A corrente tem sentido anti-horário e o campo é nulo.
6. A corrente tem sentido horário e o campo é nulo.

Dois fios retilíneos, paralelos, muito longos, separados por uma distância , são percorridos por correntes estacionárias de sentidos opostos e mesma intensidade , conforme mostra a figura. Um terceiro fio, circular, de raio , é colocado entre os primeiros fios, Qual devem ser a intensidade e o sentido da corrente que esse último fio deve portar para que o campo magnético resultante no seu centro seja nulo?

1. e horário.
2. e anti-horário.
3. e horário.
4. e anti-horário.
5. e horário.
6. e anti-horário.
7. A corrente no fio circular deve ser zero.

Uma chapa isolante e infinita de espessura é posicionada paralelamente ao plano de um sistema de coordenadas, como mostrado na figura abaixo. O plano central desta chapa coincide com este plano. A chapa encontra-se carregada com uma densidade volumétrica de carga constante e positiva . Sobre esse sistema, é CORRETO afirmar que:

1. O campo elétrico produzido pela chapa é nulo em todos os pontos do plano XZ.
2. O campo elétrico produzido pela chapa tem o mesmo sentido em todos os pontos do espaço.
3. O campo elétrico produzido pela chapa é uniforme em todos os pontos na região dentro da chapa.
4. O potencial elétrico produzido pela chapa tem o mesmo valor todos os pontos na região fora da chapa.
5. O potencial elétrico produzido pela chapa tem o mesmo valor em todos os pontos na região dentro da chapa.

Dois fios finos, retilíneos e infinitos são posicionados sobre os eixos X e Y de um sistema de coordenadas cartesianas, como mostrado na figura abaixo.

Os fios transportam correntes estacionárias de mesma intensidade , nos sentidos indicados. Nessas condições, podemos afirmar que a força resultante que o fio 1 (vertical) exerce sobre o fio 2 (horizontal):

1. é nula.
2. aponta no sentido .
3. aponta no sentido .
4. aponta no sentido .
5. aponta no sentido .
6. aponta no sentido .
7. aponta no sentido .

Um campo eletrostático é definido por:

Onde , e são constantes positivas. Considere abaixo:

Supondo que o potencial se anula na origem, qual deles melhor representa ?

1. O gráfico (I)
2. O gráfico (II)
3. O gráfico (III)
4. O gráfico (IV)
5. Nenhum deles

A figura abaixo mostra quatro possíveis arranjos de três capacitores idênticos. Os valores das capacitâncias equivalentes de cada arranjo são , , e .

Nessa situação, é correto afirmar que:

Uma espira condutora quadrada de lado encontra-se sobre o plano de um sistema de coordenadas com dois de seus vértices sobre os pontos e deste plano. Ela está imersa em uma região de campo magnético dado por , onde e são constantes positivas. Qual é o módulo da força eletromotriz induzida sobre a espira em um instante ?

Considere um campo eletrostático representado pelas superfícies equipotenciais tracejadas e uma linha de campo elétrico contínua na figura abaixo.

Quando um elétron é deslocado do ponto para o ponto , podemos afirmar que a diferença de potencial à qual ele é submetido e o trabalho que a força elétrica realiza sobre ele satisfazem:

Considere uma superfície fechada S, com vetor unitário normal apontando para fora. Sabendo que o fluxo de campo elétrico através de S é positivo, considere as afirmativas abaixo:

1. Não pode haver partículas de carga negativa no interior de S.
2. O campo elétrico deve necessariamente apontar para fora de S em todos os pontos dessa superfície.
3. Não pode haver partículas de carga negativa no exterior de S.

São VERDADEIRAS as afirmativas:

1. Nenhuma delas.
2. I
3. II
4. III
5. I e II
6. I e III
7. II e III
8. I, II e III

Duas partículas de cargas e são fixadas sobre o eixo de um sistema de coordenadas nos pontos e , respectivamente (). Em que ponto desse eixo deve ser posicionado uma terceira partícula de carga de forma que ela fique em equilíbrio?

Considere os dois circuitos coplanares e concêntricos mostrados na figura abaixo: o circuito quadrado de lado , e o circuito circular de raio . Supondo que , de forma que o campo magnético produzido pelo circuito circular (ao ser atravessado por uma corrente) pode ser considerado uniforme sobre a área no interior do circuito quadrado, qual é a expressão que melhor aproxima a indutância mútua entre os dois circuitos?

Uma partícula de carga se desloca inicialmente com velocidade constante . Num dado instante, ela entra através da abertura em uma caixa que é dividida em três regiões chamadas I, II e III, como mostra a figura abaixo. Nas regiões I e III a partícula é submetida somente a um campo magnético constante de mesmo módulo, enquanto na região II ela é submetida somente a um campo elétrico constante. Observa-se então que a partícula tem a trajetória indicada e sai da caixa através da abertura A2. Considerando que todo o movimento dela se dá no plano XY, qual é o sentido dos campos nas regiões I, II e III, respectivamente?

Um anel circular fino e isolante de raio é posicionado sobre o plano de um sistema de coordenadas com seu centro na origem, como mostra a figura abaixo. Ele está carregado com uma densidade linear de carga estacionária, mas não uniforme dada por , onde é uma constante positiva e é o ângulo polar medido a partir do eixo positivo.

Sobre as componentes cartesianas , e do campo elétrico produzido pelo anel em um ponto sobre o eixo , é CORRETO afirmar que:

Considere duas situações: na primeira, uma espira circular de área é atravessada perpendicularmente por um campo magnético uniforme que oscila periodicamente no tempo de acordo com a curva I na figura abaixo (curva cheia), e na segunda situação a mesma espira é atravessada perpendicularmente por um campo magnético uniforme oscilante descrito pela curva II (curva pontilhada). Sejam e os valores máximos da força eletromotriz induzida na espira nas situações e , respectivamente. Nessas condições, podemos afirmar que a razão vale: