P2 de Física 3 da UNICAMP - 2020.1

Q - Uma corrente constante passa por um fio infinito conforme a figura. Um loop retangular está localizado ao lado e no mesmo plano do fio.

Calcule o fluxo magnético através do loop retangular. Existe uma fem induzida nesse caso? Por quê?

Suponha agora que a corrente depende do tempo como , onde e são constantes positivas. Qual será a fem induzida e qual o sentido da corrente induzida no loop retangular? Justifique suas respostas.

Q - A figura ao lado mostra um modelo do chamado filtro de velocidades. Nele, uma fonte de

partículas de massa e carga elétrica gera um feixe que é colimado por uma abertura. Esse feixe atravessa uma região do espaço que contém campos elétrico, , e magnético, , constantes e uniformes, de tal modo que apenas as cargas com determinado valor de velocidade , conseguem atravessar o filtro em trajetória retilínea e uniforme. A ideia do filtro de velocidades é que as cargas que tenham velocidades maiores ou menores que

irão se defletir por causa da ação dos campos elétrico e magnético e vão se chocar com as placas positiva ou negativa do sistema. Mas como a figura mostra (através de linhas curvas grossas), algumas cargas com velocidade , embora se defletam, não colidem com as placas e conseguem sair do filtro de velocidades. Se um anteparo for colocado próximo à saída do filtro de velocidades, ele mostrará uma mancha cuja largura vai corresponder a uma incerteza ou imprecisão, , da medida do filtro de velocidades. (Para facilitar os cálculos, considere que para as cargas que tenham e conseguem sair do filtro de velocidades, a força resultante sobre elas é apenas ao longo da direção e que é pequeno o suficiente de modo que a componente da velocidade na direção é , para obter um resultado aproximado).

Obtenha uma expressão para em função apenas das propriedades da partícula carregada, e , dos campos elétrico e/ou magnético, da velocidade e dos parâmetros geométricos do filtro de velocidades (ver na figura).

Supondo que você possa mudar os valores da intensidade dos campos elétrico e magnético, qual dos dois campos (ou os dois) você mudaria, e de quanto você os mudaria, para que diminua de 20% e a velocidade se mantenha a mesma? Explique.

Q - Um circuito série está conectado a uma fonte de tensão alternada . A resistência tem valor , a indutância é e a capacitância é .

O circuito é mais capacitivo ou mais indutivo? Justifique.

Qual é a amplitude da corrente no circuito?

Para que valor deve ser ajustada a frequência da fonte de modo que a amplitude da corrente permaneça a mesma ao dobrarmos a capacitância?