P3 de Física 3 da USP - 2013

Uma espira condutora quadrada de lado e a resistência está orientada paralelamente a um fio condutor infinito percorrido por uma corrente , a uma distância .

1. Calcule a indutância mútua do sistema. Escolha a normal à espira no sentido positivo do eixo . Obs: o campo magnético a uma distância de um fio infinito percorrido por uma corrente é .
2. Para com , calcule a corrente induzida na espira quadrada e determinar seu sentido. (justifique a sua resposta)

A barra condutora de comprimento e massa cai no campo gravitacional escorregando sem atrito sobre um fio condutor na forma de um ligado a um resistor de resistência , conforme a figura. O conjunto forma um circuito na vertical que se encontra na presença de um campo magnético uniforme na direção perpendicular ao plano do circuito.

1. Qual é o sentido da corrente induzida no circuito? Justifique.
2. Calcule a f.e.m. induzida no circuito em termos do módulo da velocidade instantânea da barra na direção vertical.
3. Determine a velocidade terminal da barra e a corrente que passa no circuito quando ela se encontra neste velocidade.
4. Calcule a potência dissipada pelo sistema na situa do item (c) e mostre que ela é igual à potência fornecida ao sistema pelo campo gravitacional.

Considere uma superfície formada por três quadrados de lado : e , como é mostrado na figura. O quadrado é paralelo ao plano . Na região da superfície existe um campo magnético uniforme .

1. Calcule o fluxo magnético através da superfície para .
2. Calcule o fluxo magnético através da superfície para .
3. Considere com . Calcule a integral de linha do campo elétrico ao longo do caminho fechado na fronteira de percorrido no sentido indicado na figura.

Considere o circuito abaixo com cargas e nas placas do capacitor. A chave é fechada no instante .

1. Escreva a equação diferencia da carga na placa superior do capacitor. Explicite a condição inicial para .
2. Determine a carga na placa superior e a corrente no circuito para e que satisfazem as condições iniciais.
3. O indutor é formado por um solenoide muito longo de comprimento e diâmetro com voltas de fio uniformemente enroladas em um núcleo de plástico (a permeabilidade do plástico é igual à do vácuo). Calcule a indutância.
4. Qual é a nova frequência angular de oscilação se o núcleo de plástico for substituído por um núcleo de ferro com permeabilidade magnética ? Expresse sua resposta em termos da frequência angular do circuito com o solenoide com núcleo de plástico.