P1 Física 4 (Antigas) de Física 3 da USP - 2013

Um laser de intensidade produz um feixe de radiação monocromático, cilíndrico e com seção reta de raio . O feixe incide perpendicularmente sobre uma placa que o absorve totalmente.

Calcule a potência média emitida pelo laser.

Calcule a amplitude do campo elétrico e do campo magnético do feixe incidente.

Calcule a força exercida pela radiação sobre a placa.

Calcule a densidade volumétrica média de energia do feixe.

O circuito da figura é usado para determinar a capacitância do capacitor.

O resistor tem resistência de e a fonte de tensão é um gerador de com frequência de e tensão eficaz de . A leitura do amperímetro que mede o valor eficaz da corrente é .

Faça um diagrama indicando claramente os fasores da corrente e das tensões no gerador, resistor e capacitor. Determine a capacitância do capacitor.

Calcule a potência média consumida pelo circuito e o fator de potência.

Admitindo-se que para tem-se um pico de tensão no gerador, determine a tensão instantânea no capacitor.

Um resistor cilíndrico de raio é feito de um material de condutividade e permissividade dielétrica igual ao do vácuo. Uma voltagem variável é aplicada de tal modo que a corrente através do resistor é dada por no sentido do eixo , conforme a figura.

Determine o vetor densidade de corrente elétrica devido às cargas, supondo que seja uniforme no interior do resistor.

Determine o vetor campo elétrico usando a lei de Ohm.

Determine o vetor densidade de corrente de deslocamento .

Use a lei de Ampère- Maxwell para determinar o vetor campo magnético no interior do resistor a uma distância do seu eixo.

A figura abaixo representa os campos elétrico e magnético de uma onda eletromagnética plana monocromática, no vácuo, na origem do sistema de coordenadas em dois instantes diferentes. Nestes dois momentos . A frequência da onda é e sua velocidade de propagação .

Determine o sentido de propagação da onda. Calcule o comprimento de onda , a frequência angular e o número de onda .

Escreva a expressão completa do vetor campo elétrico indicando a dependência nas coordenadas e no tempo.

Escreva a expressão do campo magnético associado ao campo elétrico dado.