LISTA-3 (FRP203)

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA 
LISTA 3 (FÍSICA III – FRP203) 
Prof. Pablo D. Borges 
 
 
 
 
1 
 
1) Um campo elétrico de 1,5 kV/m e um campo magnético de 0,44 T agem sobre um elétron em movimento e não 
produzem nenhuma força. (a) Calcule a velocidade mínima do elétron. (b) Desenhe os vetores E, B e v. 
R. a) 3,4 m/s 
 
2) (a) Em um campo magnético com B = 0,50 T, para que raio de uma trajetória circular um elétron irá se mover 
com uma velocidade de 0,10c (c=3,0x108 m/s)? (b) Qual será a sua energia cinética em eV (eletronvolts)? 
Ignore os efeitos relativísticos. R. a) 0,34 mm, b) 2,6 keV 
 
3) Um elétron com energia cinética igual a 1,22 x 103 eV descola-se segundo um movimento circular em um 
plano perpendicular a um campo magnético uniforme. O raio da órbita é igual a 24,7cm. Calcule (a) a 
velocidade do elétron; (b) o campo magnético; (c) o tempo que o elétron gasta para dar uma volta completa 
(período). 
 
4) Um elétron em um campo magnético uniforme tem a velocidade v = 40 i + 35 j km/s. Ele experimenta uma 
força F = -4,2 i + 4,8 j fN. Se Bx = 0 calcule o vetor campo magnético. R. 0,75k T. 
 
5) Comente a experiência de C. H. Oestead. 
 
6) Uma barra horizontal com 0,200 m de comprimento é montada sobre uma balança e conduz uma corrente. No 
local da barra existe um campo magnético uniforme horizontal com módulo igual a 0,067 T e direção 
perpendicular à barra. A força magnética sobre a barra medida pela balança é igual a 0,13 N. Qual é o valor da 
corrente elétrica na barra? 
 
7) Um condutor longo e rígido, posicionado ao longo do eixo x, conduz uma corrente de 5,0 A no sentido –x. Um 
campo magnético B = 3i + 8x2j mT está presente. Calcule a força sobre o seguimento de 2,0 m do condutor 
que está posicionado entre x = 1,2 m e x = 3,2 m. R. -0,414k N 
 
8) Uma espira retangular de 5,0cm x 8,0cm está em um plano paralelo a um campo magnético de 0,19 T. A espira 
conduz uma corrente igual a 6,2 A. a) Qual é o torque que atua sobre a espira? b) Qual é o módulo do 
momento magnético da espira? 
 
9) Determine o campo magnético gerado ao longo de um eixo central e normal ao plano de uma espira circular de 
corrente. 
 
10) A eq. diB  2/0= sugere que um forte campo magnético é estabelecido em pontos próximos a um fio 
longo conduzindo uma corrente. Uma vez que existe uma corrente i e um campo magnético B, por que não 
existe uma força sobre o fio, de acordo com a equação F = iL x B? 
 
11) Dois fios retos longos e perpendiculares passam próximos um ao outro. Se os fios estão livres para se 
moverem, descreva o que acontece quando passam correntes por ambos. Justifique sua resposta utilizando das 
equações matemáticas representativas deste problema. 
 
12) Um fio reto longo conduz uma corrente de 48,8 A. Um elétron, viajando a 1,08 x 107 m/s, está a 5,20 cm do 
fio. Calcule a força que age sobre o elétron se este se move (a) em direção ao fio, (b) paralelo à corrente e (c) 
perpendicular ás direções definidas em (a) e (b). R. a) 0,324 fN; b) 0,324 f N; c) zero. 
 
13) Dois fios retos longos e paralelos, separados por 0,75 cm, são perpendiculares ao plano da página como mostra 
a figura. O fio F1 conduz uma corrente de 6,6 A com o sentido entrando na página. Determine a corrente 
(intensidade e sentido) no fio F2 para que o campo magnético resultante seja nulo no 
ponto P. 
 
14) Quatro fios longos de cobre são paralelos entre si e estão dispostos nos vértices de um 
quadrado de aresta igual a 24,5 cm. Eles conduzem correntes igual a i = 18,7 A; todas no 
mesmo sentido. Calcule a força por metro sobre qualquer um dos fios. Forneça a 
intensidade, direção e sentido. R. 606 µN. 
 UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA 
LISTA 3 (FÍSICA III – FRP203) 
Prof. Pablo D. Borges 
 
 
 
 
2 
 
15) A figura mostra um fio longo conduzindo uma corrente i1. A espira retangular conduz uma corrente i2. Calcule 
(a) a força resultante agindo sobre a espira. Suponha que a = 1,10 cm, b = 9,20 cm, L = 32,3 cm, i1 = 28,6 A e 
i2 = 21,8 A; (b) fazendo i2 = 0 determine a intensidade do fluxo magnético através da espira e a corrente 
induzida na espira à medida que se move para longe do fio com velocidade v na direção e sentido do eixo Z. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
16) Cada um dos oito condutores indicados na figura abaixo 
conduz uma corrente de 2,0 A no sentido para dentro ou 
para fora da página. Dois caminhos estão indicados para a 
integra de linha idsB 0= . Qual o valor da integral 
para (a) o caminho pontilhado e (b) o caminho tracejado? R. 
a) -2,5 µTm; b) zero. 
 
 
17) Um solenóide de 1,33 cm de comprimento e 2,60 cm de diâmetro conduz uma corrente de 17,8 A. O campo 
magnético dentro do solenóide é 22,4 mT. Determine o comprimento do fio do solenóide. R 109 m. 
 
 
18) A figura abaixo mostra a seção transversal de um condutor longo de um tipo chamado cabo coaxial com raios 
a,b e c. Existem correntes i antiparalelas uniformemente distribuidas nos dois condutores. Determine as 
expressões para o campo mangético nas regiões a) r < a; b) a < r < b; c) b < r < c e d) r > c. Represente B 
através do gráfico B x r. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
19) A intensidade da f.e.m induzida em uma bobina através da qual um ímã se move é afetada pela intensidade do 
campo magnético do imã? O número de espiras também pode afetar a f.e.m? Justifique suas respostas. 
 
20) O pólo norte do imã se move para longe de um anel de cobre, como mostra a 
figura ao lado. Na parte do anel que está mais afastada do leitor, qual o sentido 
da corrente? 
 
 
 
 
 
 
i1 
i2 
a 
b 
L 
a 
b 
c 
Z 
 UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA 
LISTA 3 (FÍSICA III – FRP203) 
Prof. Pablo D. Borges 
 
 
 
 
3 
 
21) Uma antena circular de UHF (Ultra High Frequency) para TV tem um diâmetro de 11,2 cm. O campo 
magnético do sinal de TV que chega é normal ao plano da antena e, em um instante de tempo, a sua 
intensidade está variando à taxa de 157 mT/s. Admitindo que o campo é uniforme determine a fem induzida na 
antena. 
 
22) Na figura abaixo o fluxo magnético através da espira mostrada cresce de acordo com a relação 
 
ΦB = 6t2 + 7t Wb 
 
 Determine: (a) o valor absoluto da f.e.m induzina na espira quando t = 2 s; (b) qual o sentido da corrente 
através da espira? 
 
 
 
 
 
 
 
 
23) Foi fornecido 52,5 cm de fio de cobre (diâmetro = 1,10 mm). Uma espira circular foi montada e posicionada 
em ângulo reto com um campo mangético uniforme que cresce com o tem a uma taxa constante de 9,82 mT/s. 
A que taxa a energia interna é gerado na espira? R. 4,97 µW 
 
 
24) Explique o que são as correntes de Foucault (correntes parasitas) e sua aplicação na construção dos freios 
magnéticos. 
 
25) Baseado no estudo do comportamento dos momentos magnéticos e das interações atômicas nos materiais 
magnéticos explique o paramagnetismo, diamagnetismo e o ferromagnetismo. 
 
26) O momento de dipolo magnético da Terra é de 8,0 x 1022 J/T. Suponha que isto é produzido por cargas fluindo 
na camada externa fundida no núcleo da Terra. Se o raio da trajetória circular é de 3500 km, calcule a corrente 
necessária. R. 2,1 x 109 A. 
 
27) Uma espira circular de raio 8,0 cm conduz uma corrente de 0,20 A. Um vetor unitário paralelo ao momento de 
dipolo µ da espira é dado por 0,6i – 0,8j. Se espira está posicionada em um campo magnético dado por 
B = 0,25i – 0,30j T, determine o torque sobre a espira. 
 
28) A indutância de uma bobina de enrolamento com 400 voltas é de 8,0 mH. Calcule o fluxo magnético através 
da bobina quando a corrente é de 5,0 mA. R. 100 nWb 
 
29) Mostre que a indutância equivalente entre dois indutores L1 e L2 (separados por uma grande distância) é (a) 
1/Leq = 1/L1 + 1/L2 se associados em paralelo e (b) Leq = L1 + L2 se associados em série. Porque a sua 
separação deve ser grande para que estas relações possam ser empregadas? 
 
30) A corrente em um circuito RL cai de 1,16 A para 10,2 mA em um intervalode tempo de 1,50 s imediatamente 
após a remoção da bateria do circuito. Se L é de 9,44 H, ache a resistência R do circuito. R. 29,8 Ω 
 
31) A energia magnética armazenada em um dado indutor é de 25,3 mJ quando a corrente é de 62,0 mA. (a) 
Calcule a indutância. (b) Qual é a corrente necessária para que a energia magnética seja quadruplicada? R. (a) 
13,2 H b) 0,124 A. 
 
32) Osciladores LC têm sido utilizados em circuitos conectados a alto-falantes para criar alguns sons de “música 
eletrônica”. Que valor de indutância de um determinado indutor deve ser utilizada com um capacitor de 6,7 µF 
para gerar uma frequência de 10 kHz, perto do limite superior da faixa de frequências audíveis? R. 0,038 mH. 
 
 x x x B 
 
 x x x 
 
 x x x 
 
 
 
 UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA 
LISTA 3 (FÍSICA III – FRP203) 
Prof. Pablo D. Borges 
 
 
 
 
4 
33) Uma bobina de indutância 88,3 mH e resistência desconhecida e um capacitor de 937 nF são conectados em 
série com um oscilador de 937 Hz. O ângulo de fase φ entre a f.e.m aplicada e a corrente é de 75 graus. 
Determine a resistência da bobina. 
 
34) Para dado circuito RLC a f.e.m máxima do gerador é de 125 V e a sua corrente máxima é de 3,20 A. Se a 
corrente está adiantada em relação à f.e.m de 56,3 graus, (a) qual a impedância e (b) qual a resistência do 
circuito? (c) o circuito é predominantemente capacitivo ou indutivo? R. a) 39,1Ω b) 21,7 Ω. 
 
35) Explique o princípio de funcionamento do Transformador. 
 
36) Um gerador supre 150 V para o enrolamento primário de 65 espiras de um transformador. Se o enrolamento 
secundário tem 780 espiras, qual é a tensão no secundário? 
 
37) Escreva as quatro equações de Maxwell, mostrando o significado físico de cada uma delas. 
 
F I M