Lista_Exercicios_2_Area

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Lista de exercícios_2ª_área 
 
WALKER, J.; HALLIDAY, D; RESNIK, R. Fundamentos de Física. Vol. 3 Eletromagnetismo - 8 E 
 
Segunda Área: Cap. 25, 26 e 27 
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Capítulo 25: 8, 9, 19, 26, 27, 30, 34, 36, 48, 49, 50, 53, 55. 
 
Extras: 
A) Mostre que as placas de um capacitor de placas paralelas se atraem mutuamente com uma força dada por 
2
0A2ε
q
F  
Obtenha o resultado calculando o trabalho necessário para aumentar a separação das placas de x para x + dx, 
com a carga q permanecendo constante. 
 
B) Um indicador de combustível usa um capacitor para determinar a altura do combustível no tanque. A 
constante dielétrica efetiva κef varia de um valor 1 quando o tanque está vazio para um valor de κ, a 
constante dielétrica do combustível, quando o tanque está cheio. Um circuito eletrônico apropriado pode 
determinar a constante dielétrica efetiva do ar e combustível combinados entre as placas do capacitor. Cada 
uma das duas placas retangulares possui uma largura w e um comprimento L (veja a figura abaixo). A altura 
do combustível entre as placas é dado por h. (a) Derive de uma expressão para κef como uma função de h. 
Ignore qualquer efeito de borda. (b) Qual é a constante dielétrica efetiva para um tanque 1/4 cheio, 1/2 cheio 
e 3/4 cheio, se o combustível é a gasolina (κ = 1.95). (c) Repita a parte (b) para o metanol (κ = 33.0). Para 
qual combustível este indicador é mais confiável? 
 
 
Capítulo 26: 9, 11, 12, 13, 15, 25, 27, 28, 29, 31, 33, 43, 47, 49, 50, 59. 
 
Extras: 
A) Desejamos fabricar um fio uniforme a partir de 1,00 g de cobre. O fio deve ter uma resistência R = 0,5 Ω 
e todo o cobre deve ser usado. (a) Qual será o comprimento e (b) o diâmetro do fio? 
 
B) O coeficiente de temperatura da resistividade do cobre é de +3.9x10
–3
/ °C e do carbono é –5.0x10
–4
/ °C. 
Desejamos construir um resistor constituído por um fragmento de carbono e outro de cobre, em contato, e 
que tenham um “coeficiente de temperatura equivalente” ζ = (1/R)dR/dT igual a zero nas vizinhanças de 20 
°C. As condutividades do cobre e do carbono, nessa temperatura, são respectivamente 5.99x10
7
 (Ωm)
–1
 e 
2.8x10
4
 (Ωm)
–1
. (a) Admitindo que as áreas da seção reta sejam iguais, qual deve ser a razão dos 
comprimentos? (b) Qual será o coeficiente de temperatura equivalente do resistor a 50 °C? (Obs: as 
variações do comprimento e da área com a temperatura (dilatações) estão “embutidas” no coeficiente α, e 
lembre que: α = (1/ρ)dρ/dT)). 
 
C) Um fio de seção reta de área A, comprimento L1, resistividade ρ1 e coeficiente de temperatura α1 é 
conectado a extremidade de um segundo fio com a mesma área de seção transversal, comprimento L2, 
resistividade ρ2 e coeficiente de temperatura α2, de modo que os fios conduzem a mesma corrente. (a) 
Mostre que se ρ1L1α1+ ρ2L2α2 = 0, a resistência total R é independente da temperatura para pequenas 
variações desta. (b) Se um fio é fabricado de carbono e outro de cobre determine a relação entre seus 
comprimentos para a qual R é aproximadamente independente da temperatura. (Cobre: ρ = 1.7x10
–8
 Ωm, α 
= 3.9x10
–3
/ °C, Carbono: ρ = 3500x10
–8
 Ωm, α = –5.0x10
–4
/ °C). 
 
Capítulo 27: 12, 19, 22, 59, 62, 64, 67, 69, 95, 97.