P1 Física 4 (Antigas) de Física 3 da USP - 2014

Um gerador de de frequência angular alimenta um dispositivo em sérei com um capacitor de . No dispositivo a voltagem está adiantada de radianos em relação à corrente no circuito. A tensão no gerador cujo valor eficaz é de está em fase com a corrente. A corrente no circuito é de .

1. Determine a potência média fornecida pelo gerador e a tensão eficaz no capacitor;
2. Faça um diagrama indicando claramente os Fasores das tensões e da corrente. Determine a tensão eficaz no dispositivo e a sua defasagem em relação à corrente;
3. Escreva a expressão da tensão no capacitor em função do tempo (adote fase inicial nula para a corrente);

Dado: .

Aplica-se uma ddp nos terminais de um circuito constituído em série por um indutor de indutância , um capacitor com capacitância e uma resistência .

1. Determine a amplitude da voltagem nos terminais do capacitor em termos de e ;
2. Determine o valor da capacitância para a qual a amplitude da voltagem nos terminais do capacitor é máxima;
3. Determine o valor da capacitância para a qual a amplitude da corrente no circuito é máxima;

Uma onda eletromagnética plana monocromática com comprimento de onda , propagando-se no vácuo no sentido negativo do eixo , incide perpendicularmente sobre uma superfície metálica perfeitamente refletora, conforme a figura.

1. Escreva a expressão do vetor campo elétrico incidente , em termos de sua amplitude e do comprimento de onda , sabendo que o campo oscila ao longo da direção e que assume seu valor máximo em no instante . Determine o campo magnético da onda incidente a partir de ;
2. Determine o vetor campo elétrico da onda refletida a partir do fato de que o campo elétrico total se anula na superfície do metal. Determine o vetor campo magnético da onda refletida a partir de .
3. Calcule a pressão de radiação exercida pela onda sobre a superfície metálica perfeitamente refletora.

O campo elétrico de uma onda eletromagnética no vácuo é dado por com

Onde , e são constante positivas. O valor máximo atingido pelo módulo do campo elétrico

1. Use a forma diferencial da lei de Gauss para determinar e em termos de .
2. Sabendo que o campo elétrico satisfaz a equação de onda tridimensional, determine a constante em termos da velocidade da luz no vácuo e ;
3. Use a forma diferencial da lei de Faraday para determinar o campo magnético associado ao campo elétrico dado em termos de , e da velocidade da luz no vácuo .