P2 de Física 3 da UNICAMP - 2011.2 - Noturno

A figura mostra um íon de massa e carga que é acelerado, a partir do repouso, pela aplicação de uma diferença de potencial entre sua posição inicial e o orifício que existe na placa metálica superior.

Na região acima desta placa é aplicado um campo magnético de intensidade , uniforme e perpendicular à folha. Este campo faz a trajetória do íon descrever um semicírculo, indo atingir a placa a uma distância .

Em termos de , , e , calcule:

1. A velocidade do íon ao travessar o orifício da placa;
2. A distância entre o ponto em que o íon passa no orifício e o ponto em que ele colide com a placa;
3. Qual o sentido do vetor ? Justifique, fazendo representação vetorial na figura;

Considere o circuito abaixo levando em consideração que a bateria é ideal, de força eletromotriz , e que o capacitor encontra-se descarregado inicialmente.

Após ligar a chave , no tempo , calcule:

1. A corrente que passa pelo resistor ;
2. A corrente que passa pela chave , imediatamente após ser ligada ;
3. A carga do capacitor e a corrente que passa pelo resistor , em função do tempo;

A barra da figura abaixo (fora de escala) é constituída de dois materiais. Ambos têm a mesma secção transversal quadrada de lado igual a .

O primeiro material tem resistividade de e de comprimento, enquanto o segundo material tem uma resistividade de e de comprimento.

Uma diferença de potencial de é aplicada entre as extremidades do conjunto (da barra). Calcule:

1. A resistência entre as extremidades da barra;
2. A corrente resultante no circuito;
3. A densidade de corrente em cada material;
4. O campo elétrico em cada material;

Um capacitor é composto de placas paralelas quadradas de lado e separadas por uma distância . Um bloco de material dielétrico, também de lado e espessura e de constante de permissividade é introduzido no capacitor, preenchendo completamente o espaço entre as placas.

1. Escreva as expressões para as capacitâncias para a situação de vácuo entre as placas (sem o dielétrico) e quanto tem-se o dielétrico de constante de permissividade ;
2. Calcule a variação (devido à colocação do dielétrico) de energia armazenada no caso das placas, quando a carga, nas placas da armadura é mantida constante;
3. Calcule a mudança de energia armazenada (devido à colocação do dielétrico) quando a diferença de potencial entre as placas for mantida constante;
4. Por fim, a placa é parcialmente deslocada, deixando um comprimento do espaço livre, qual será a nova capacitância?