PF de Física 3 da UFRJ - 2020.2

. Uma espira retangular, rígida, de lados e , condutora, executa um movimento oscilatório ao longo da direção do eixo , de modo que a coordenada do seu centro é dada por:

onde é uma constante positiva e é um instante genérico. Além disso, temos um campo magnético constante de módulo que aponta para fora do plano da página, conforme mostra a figura abaixo .

Considerando que o vetor normal ao plano da espira aponta no mesmo sentido do campo, definindo a orientação na qual a força eletromotriz induzida é positiva, em qual instante abaixo a força eletromotriz induzida na espira é máxima?

Escolha uma opção:

. Uma partícula de carga , inicialmente com velocidade , penetra numa região com campo elétrico uniforme e campo magnético uniforme , ambos estacionários, com e . Ao sair desta região, a partícula possui velocidade e está a uma distância de um eixo horizontal, como mostrado na figura abaixo:

Considere as seguintes afirmativas:

A força que o campo elétrico exerce sobre a partícula realiza trabalho negativo.

Quais destas afirmativas são VERDADEIRAS?

Escolha uma opção:

e

e

e

Nenhuma

e

.

.

. Uma esfera condutora maciça de raio é envolvida por uma casca esférica concêntrica, também condutora, de raio interno e raio externo . Inicialmente a esfera possui uma carga total e está isolada da casca, que está neutra. A seguir, ela é conectada à casca por meio de um fio condutor fino. Quando o sistema atinge novamente o equilíbrio eletrostático, podemos afirmar que as cargas totais na superfície da esfera maciça e na superfície externa da casca valem, respectivamente:

Escolha uma opção:

e

e

e

e

e

e

e

e

. Considere as afirmativas abaixo:

A lei de Ampère-Maxwell, que inclui a corrente de deslocamento, é válida apenas para distribuições de corrente estacionárias.

Correntes não circundadas por uma curva fechada e orientada não contribuem para a circulação de campo magnético ao longo de , mas contribuem para o campo magnético em pontos sobre .

Devido à não-observação de monopolos magnéticos, o fluxo de campo magnético através de uma superfície fechada deve ser sempre nulo.

São VERDADEIRAS as afirmativas:

Escolha uma opção:

e

Nenhuma delas

e

e

e

. Um cilindro condutor infinito, circular, possui uma densidade de corrente estacionária, mas não-uniforme, dada por , onde é uma função exclusiva da distância ao eixo do cilindro e é o unitário da direção paralela a este eixo. Considerando o sistema usual de coordenadas cilíndricas, sobre o campo magnético produzido pelo cilindro, é correto afirmar que:

Escolha uma opção:

A única componente não-nula do campo é a componente radial e esta componente depende apenas da distância .

A única componente não-nula do campo é a componente radial e esta componente depende apenas da coordenada ao longo do eixo.

A única componente não-nula do campo é a componente circunferencial e esta componente depende apenas da coordenada ao longo do eixo.

A única componente não-nula do campo é a componente radial e esta componente depende apenas do ângulo polar .

A única componente não-nula do campo é a componente circunferencial e esta componente depende apenas do ângulo polar .

A única componente não-nula do campo é a componente circunferencial e esta componente depende apenas da distância .

Não é possível afirmar nada sobre o campo magnético sem conhecer os detalhes da função .

. Um capacitor de capacitância é conectado inicialmente a uma bateria e carregado até armazenar uma carga de . A seguir, o capacitor é desconectado da bateria e conectado a dois outros capacitores, inicialmente descarregados, de capacitâncias e , como mostrado na figura abaixo. Nessa situação, as cargas armazenadas nos capacitores e valem, respectivamente:

Escolha uma opção:

e

e

e

e

e

e

e

e

. Um anel circular fino, isolante, de raio é posicionado sobre o plano de um sistema de coordenadas com seu centro sobre a origem. Ele encontra-se uniformemente carregado e possui carga total . Uma barra fina, isolante, de comprimento é posicionada sobre o eixo positivo com sua extremidade mais próxima do anel a uma distância da origem. A barra também encontra-se uniformemente carregada e possui carga total . Nessa situação, qual é o módulo da força elétrica que o anel exerce sobre a barra?

Sugestão: Divida a barra em elementos infinitesimais de carga e considere a força que o campo elétrico gerado pelo anel exerce sobre cada elemento.

Dado: O campo elétrico produzido pelo anel em pontos sobre o eixo é dado por:

Escolha uma opção:

. Um certo meio condutor possui três tipos de portadores de cargas , e . O número desses portadores por unidade de volume vale , e , respectivamente, e eles se deslocam com velocidades , e , respectivamente. Sabendo que o meio se encontra globalmente neutro, de forma que não há cargas em excesso em nenhum ponto dele, quais são os valores de e da densidade de corrente total neste meio?

Escolha uma opção:

e

e

e

e

e

e

e

e

. Uma espira condutora circular de raio é posicionada sobre o plano de um sistema de coordenadas com seu centro sobre a origem, como mostrado na figura abaixo. Ela transporta uma corrente estacionária de intensidade , no sentido indicado. Considere um elemento de comprimento infinitesimal desta espira, localizado no ponto e orientado no sentido da corrente. Qual é o campo magnético produzido por este elemento em um ponto localizado sobre o eixo ?

Escolha uma opção:

. Três partículas de cargas , e são posicionadas sobre os pontos e do plano de um sistema de coordenadas, respectivamente. Quais valores melhor aproximam as componentes e da força elétrica resultante sobre a partícula de carga , respectivamente?

Dado

Escolha uma opção:

e

e

e

e

e

e

e

e

. Quatro partículas carregadas são fixadas sobre os vértices de um quadrado, como mostrado na figura abaixo. Os valores das cargas são indicados na figura (). Uma quinta partícula de carga é deslocada ao longo do caminho mostrado na figura, partindo do ponto . Esse caminho é constituído de um trecho retilíneo perpendicular ao plano do quadrado e com o ponto coincidindo com seu centro e um trecho retilíneo contido no plano do quadrado e paralelo aos lados horizontais. Sobre essa situação, considere as afirmativas abaixo:

A força elétrica resultante que as quatro partículas fixas exercem sobre é perpendicular à sua trajetória em todos os pontos do caminho .

O trabalho realizado pela força elétrica resultante que as quatro partículas fixas exercem sobre ao longo do deslocamento entre os pontos e é nulo.

O caminho está inteiramente contido em uma superfície equipotencial associada ao potencial resultante das quatro partículas fixas.

É (são) VERDADEIRA(S) a(s) afirmativa(s):

Escolha uma opção:

e

e

e

e

Nenhuma delas

. Um fio condutor fino, retilíneo e infinito é posicionado sobre o eixo de um sistema de coordenadas. Um segundo fio condutor fino, retilíneo e finito, de comprimento , é posicionado sobre o eixo com sua extremidade mais próxima a uma distância do primeiro fio, como mostrado na figura abaixo. Os fios transportam correntes estacionárias de intensidades e nos sentidos indicados. Quais são o módulo e o sentido da força magnética resultante que o primeiro fio exerce sobre o segundo?

Dados:

Escolha uma opção:

positivo

negativo

negativo

negativo

positivo

positivo

negativo

positivo

. Uma esfera isolante de raio está carregada de forma que seu hemisfério superior possui uma densidade volumétrica de carga constante e positiva enquanto seu hemisfério inferior possui uma densidade volumétrica de carga constante e negativa . Considere uma superfície imaginária e fechada na forma de um hemisfério de raio , como mostra a figura abaixo. Esta superfície é composta por uma superfície hemisférica aberta , que define o hemisfério, e pela base plana , que divide as regiões de carga positiva e negativa da esfera.

Sobre essa situação, considere as afirmativas abaixo:

O campo elétrico produzido pela esfera tem módulo constante em todos os pontos da superfície hemisférica aberta .

O campo elétrico produzido pela esfera é perpendicular a todos os pontos da base plana .

O fluxo do campo elétrico produzido pela esfera através de vale .

É (são) VERDADEIRA(S) a(s) afirmativa(s):

Escolha uma opção:

Nenhuma delas

e

e

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. Um anel circular de plástico, de raio , situa-se no plano com seu centro coincidente com a origem. O anel possui uma carga uniformemente distribuída ao longo da semicircunferência pertencente ao primeiro e segundo quadrantes e uma carga uniformemente distribuída o longo da semicircunferência pertencente ao terceiro e quarto quadrantes. Escolhendo o potencial elétrico como zero no infinito, quais valores melhor aproximam o potencial e o módulo do campo elétrico produzidos pelo anel em seu centro, respectivamente?

Dados: e .

Escolha uma opção:

e

e

e

e

e

e

e

e

. Um cabo coaxial simples consiste de um cilindro condutor maciço, infinito, de seção transversal circular de raio e uma casca condutora cilíndrica, infinita e coaxial ao cilindro, de raio interno e raio externo . O cilindro possui uma quantidade de carga por unidade de comprimento ao longo do eixo igual a e a casca possui uma quantidade de carga por unidade de comprimento igual a , onde é uma constante positiva. Nessa situação, podemos afirmar que a densidade superficial de carga na superfície interna da casca e o módulo do campo elétrico a uma distância do eixo comum, tal que , valem, respectivamente:

Escolha uma opção:

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