Exercícios Mais Acessados UTFPR - Halliday Vol 3 - 9°ed de Física 3 da UTFPR - Indução e Indutância

(Capítulo 30.4 – Exercício 2) Um material condutor elástico é esticado e usado para fazer uma espira circular com de raio, que é submetida a um campo magnético uniforme de perpendicular ao plano da espira. Ao ser liberada, a espira começa a se contrair e seu raio diminui inicialmente à taxa de . Qual é a força eletromotriz induzida na espira durante a contração?

No instante , uma bateria é ligada em série a um resistor e um indutor. Se a constante de tempo indutiva é , em instante a taxa com a qual a energia é dissipada no resistor é igual a taxa com a qual a energia é armazenada no campo magnético do indutor?

Duas bobinas são mantidas fixas no espaço. Quando a corrente na bobina 1 é zero e a corrente na bobina 2 aumenta à taxa de , a força eletromotriz na bobina 1 é . (a) Qual é a indutância mútua das duas bobinas? (b) Quando a corrente na bobina 2 é zero e a corrente na bobina 1 é , qual é o enlaçamento de fluxo da bobina 2?

(Capítulo 30.4 – Exercício 3) Na figura 30-32, uma bobina de espiras, com de raio e uma resistência de , é coaxial com um solenoide de e de diâmetro. A corrente no solenoide diminui de para zero em um intervalo de tempo . Qual é a corrente induzida na bobina no intervalo ?

Uma espira com de raio e uma resistência de é submetida a um campo magnético uniforme cujo módulo varia de acorco com a figura 30-33. A escala do eixo vertical é definida por e a escala do eixo horizontal é definida por . O plano da espira é perpendicular a . Determine a força eletromotriz induzida na espira durante o intervalo de tempo (c) .

Uma bobina com uma indutância de e uma resistência de são ligadas bruscamente a uma fonte ideal com . Um décimo de segundo após ser feita a ligação, determine (a) a taxa com a qual a energia está sendo armazenada no campo magnético da bobina; (b) a potência dissipada na resistência; (c) a potência fornecida pela fonte.

Um núcleo toroidal de madeira, de seção reta quadrada, possui um raio interno de e um raio externo de . Em torno do núcleo é enrolada uma série de espiras. O fio tem de diâmetro e uma resistência de . Determine (a) a indutância e (b) a constante de tempo indutiva do conjunto. Ignore a espessura do isolamento do fio.

(Capítulo 30.4 – Exercício 27) Na Fig. 30-48, uma espira quadrada com de lado é submetida a um campo magnético, dirigido para fora do papel, cujo módulo é dado por , onde está em teslas, em segundos e em metros. Determine (a) o valor absoluto e (b) o sentido da força eletromotriz induzida na espira no instante .

(Capítulo 30.4 – Exercício 21) Na Fig. 30-44, uma semicircunferência de fio de raio gira com uma velocidade angular constante de 40 revoluções por segundo na presença de um campo magnético uniforme . Determine (a) a frequência e (b) a amplitude da força eletromotriz induzida no circuito.

Uma bobina é ligada em série com um resistor de . Uma fonte ideal de é ligada aos terminais do conjunto e a corrente atinge um valor de após . (a) Determine a indutância da bobina. (b) Determine a energia armazenada na bobina nesse instante.

(Capítulo 30.4 – Exercício 12) Na figura 30-39, uma espira retangular de dimensões e é submetida a um campo magnético . Determine (a) o módulo e (b) o sentido (horário ou anti-horário ou “nenhum”, se ) da força eletromotriz induzida na espira se . Determine (c) e (d) o sentido de se Determine (e) e (f) o sentido de se Determine (g) e (h) o sentido de se Determine (i) e (j) o sentido de se

Uma bobina circular tem de raio e espiras compactas. Um campo magnético externo de módulo é aplicado perpendicularmente ao plano da bobina. (a) Se a corrente na bobina é zero, qual é o fluxo magnético que enlaça as espiras? (b) Quando a corrente na bobina é em um certo sentido, o fluxo magnético através da bobina é zero. Qual a indutância da bobina?

Uma bateria é ligada a um circuito em série no instante . Para que múltiplo de a corrente atinge um valor menor que o valor final?

Na Fig. 30-64, depois que a chave é fechada no instante , a força eletromotriz da fonte é ajustada automaticamente para manter uma corrente constante passando pela chave. (a) Determine a corrente no indutor em função do tempo. (b) Em que instante a corrente no resistor é igual à corrente no indutor.

(Capítulo 30.4 – Exercício 15) Uma espira quadrada com de lado é mantida perpendicular a um campo magnético uniforme com metade da área da espira na região em que existe campo, como mostra a figura 30-41. A espira contém uma fonte ideal de força eletromotriz . Se o módulo do campo varia com o tempo de acordo com a equação , com em teslas e em segundos, determine (a) a força eletromotriz total aplicada à espira e (b) o sentido da corrente (total) na espira.

(Capítulo 30.4 – Exercício 10) A figura 30-37 mostra uma espira formada por um ar de semicircunferencias de de raio situadas em planos mutuamente perpendiculares. A espira foi formada dobranco uma espira plana ao longo de um diâmetro até que as duas partes ficassem perpendiculares. Um campo magnético uniforme de módulo é aplicado perpendicularmente ao diâmetro de dobra, fazendo ângulos iguais (de ) com os planos das semicircunferências. O campo magnético é reduzido para zero a uma taxa uniforme durante um intervalo de tempo de . Determine (a) o valor absoluto e (b) o sentido (horário ou anti-horário, do ponto de vista do sentido de incidência de e da força eletromotriz induzida na espira durante esse intervalo.

(Capítulo 30.4 – Exercício 11) Uma bobina retangular de comprimento e largura , com espiras, gira com frequência na presença de um campo magnético uniforme , como mostra a figura 30-38. A bobina está ligada a cilindros metálicos que giram solidariamente a ela e nos quais estão apoiadas nas escovas metálicas que fazem contato com um circuito externo. (a) Mostre que a força eletromotriz induzida na bobina é dada (em função do tempo ) pela equação

Este é o princípio de funcionamento dos geradores comerciais de corrente alternada. (b) para que valor de a força eletromotriz gerada tem uma amplitude quando a bobina gira com uma frequência de revoluções por segundo em um campo magnético uniforme de ?

(Capítulo 30.4 – Exercício 26) No sistema da Fig. 30-47, e . A corrente no fio retilíneo longo é dada por , onde está em ampères e em segundos. (a) Determine a força eletromotriz na espira quadrado no instante . (b) Qual o sentido da corrente induzida na espira?

(Capítulo 30.4 – Exercício 28) Na Fig. 30-49, uma espira retangular de comprimento , largura e resistência é colocada nas vizinhanças de um fio infinitamente longo percorrido por uma corrente . Em seguida, a espira é afastada do fio com uma velocidade constante . Quando o centro da espira está a uma distância do fio, determine (a) o valor absoluto do fluxo magnético que atravessa a espira e (b) a corrente induzida na espira.

Um solenoide com uma indutância de é ligado em série com um resistor de . (a) Se uma bateria de é ligada entre os terminais do conjunto, quanto tempo é necessário para que a corrente no resistor atinja do valor final? (b) Qual é a corrente no resistor no instante ?