Exercícios de Física: Eletromagnetismo

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Sears/Zemansky: Física 10ª edição - Manual de Soluções
Capítulo 30
30-2:	
30-4:	De acordo com o Ex. (30-3),
Q = 
30-6:	a)	
		( ( = NA ((0.012 T/s) + (1.2 x 10-4 T/s)t3)
 		= 0.0302 V + (3.02 x 10-4 V/s2)t3.
Para t = 5.00 s ( ( = 0.0302 V + (3.02 x 10-4 V/s2)(5.00 s)3 = +0.0680V
( I = 
30-8:a)	
(NBA cos (t) = NBA ( sen (t e 1200 rev/min = 20 rev/s, logo:
	( (max = NBA( = (150)(0.060 T)((0.025 m)2(440 rev/min)(1 min/60 s)(2( rad/rev) = 0.814 V.
	b)	A fem média é dada por: ( = 
30-10:	( = 
30-12:	a)	Quando o campo magnético cresce entrando na página, o campo magnético induzido deve se opor a esta variação. Logo, a corrente induzida possui sentido anti-horário.
	
Quando o campo magnético decresce entrando na página, o campo magnético induzido deve se opor a esta variação. Logo, a corrente induzida possui sentido horário.
Quando o campo magnético permanece constante, a variação do fluxo magnético é igual a zero. Logo não existe nenhuma corrente induzida.
30-14:	a)	Quando a corrente passa no sentido de a ( b e está aumentando, vemos que o fluxo magnético aumenta da direita para a esquerda, logo a corrente induzida deve produzir um fluxo magnético da esquerda para a direita. Donde se conclui que a corrente induzida deve passar no resistor da direita para a esquerda.
Quando a corrente passa no sentido de b ( a e está diminuindo, vemos que o fluxo magnético aumenta da direita para a esquerda, logo a corrente induzida deve produzir um fluxo magnético da esquerda para a direita. Donde se conclui que a corrente induzida deve passar no resistor da direita para a esquerda.
Quando a corrente passa no sentido de b ( a e está aumentando, vemos que o fluxo magnético aumenta da esquerda para a direita, logo a corrente induzida deve produzir um fluxo magnético da direita para a esquerda. Donde se conclui que a corrente induzida deve passar no resistor da esquerda para a direita.
30-16:	a)	( = vBL = (5.00 m/s)(0.450 T)(0.300 m) = 0.675 V.
A diferença de potencial entre as extremidades da barra é dada pela fem induzida pelo movimento, ou seja, V = 0.675 V.
As cargas positivas se deslocam para a extremidade b, logo b está a um potencial mais elevado.
E = 
b
30-18:	a)	( = vBL = (7.50 m/s)(0.800 T)(0.500 m) = 3.00 V.
A corrente passa no sentido anti-horário visto que o campo magnético que ela produz deve se opor ao aumento do fluxo magnético na espira.
F=ILB = 
= 0.800 N, da esquerda para a direita.
Pmec = Fv = (0.800 N)(7.50 m/s) = 6.00 W.
Pele = 
6.00 W. Logo as duas potências são iguais.
30-20:	a)	Usando a Equação (30-6): ( = vBL ( B = 
O ponto a está a um potencial mais elevado do que o do ponto b, porque existem mais cargas positivas no ponto a do que no ponto b.
30-22:	a)	
E = 
O flux magnético está inteiramente confinado na região r < R, logo fora do solenóide
E = 
d)	Use os resultados dos itens (b) e (c) para fazer o gráfico solicitado.
Para r = R/2:
		
Para r = R ( ( = 
Para r = 2R ( ( = 
Note que a fem induzida não depende da distância r ao eixo central do cilindro para pontos fora do cilindro.
30-24:		
30-26:		( = -
		 
30-28:	Podemos fazer o seguinte modelo simples. Imagine um supercondutor do tipo II como se fosse um circuito contendo em paralelo uma região condutora (ou várias regiões) e uma região supercondutora (ou várias regiões). Caso haja uma ddp nos terminais de um fio supercondutor do tipo II, a corrente deve fluir pelas regiões supercondutoras (com resistência igual a zero) e não pelas regiões condutoras (com resistência diferente de zero). A corrente passará portanto como se a resistência total fosse igual a zero. Ou seja, podemos dizer que a resistência equivalente é igual a zero.
30-30:	a)	Imediatamente abaixo de 
 (limite para o início da fase supercondutora), o campo magnético no material deve ser igual a zero, e 
			
 = -(4.38 x 104 A/m)
Imediatamente acima de
 (limite para o início da fase condutora), a magnetização é igual a zero, e 
=(15.0 T) 
30-32:		a)	I = 
P = I2R = 
( = IA = 
( = (B sen ( = (B sen (t = 
e)	P = (( = 
, o mesmo resultado obtido na parte (b).
30-34:	a)	Girando em torno do eixo y:
		(max = 
 = (BA = (35.0 rad/s)(0.450 T)(6.00 x 10-2 m) = 0.945 V.
Girando em torno do eixo x: 
= 0 ( ( 0.
Girando em torno do eixo z:
(max = 
 = (BA = (35.0 rad/s)(0.450 T)(6.00 x 10-2 m) = 0.945 V.
30-36:	a)	Quando I = i ( B = 
, entrando na página.
d(B = BdA = 
Ldr.
c)	(B = 
d(B = 
ln(b/a).
d)	( = 
( = 
ln(0.360/0.120)99.60 A/s) = 5.06 x 10-7 V.
30-38:	a)	(B = BA = B0(r02(1-3(t/t0)2 + 2(t/t0)3).
( = - 
B0(r02 
 (1-3(t/t0)2 + 2(t/t0)3 = 
 (-6(t/t0) + 6(t/t0)2)
	( ( = =
, logo para t = 5.0 x 10-3 s,
	( = -
 = 0.0665 V, anti-horário.
c)	
Calculando a fem para t = 1.21 x 10-2 s e usando as equações da parte (b), obtemos: ( = -0.0676 V, e a corrente possui sentido horário, correspondendo ao sentido de b para a através do resistor.
( = 0 ( 0 = 
 ( 1 = 
( t = t0 = 0.010 s.
30-40:	Fio A: 
= 0 ( ( = 0.
	Fio C: ( = vBL sen ( = (0.350 m/s)(0.120 T)(0.500 m) sen 45o = 0.0148 V.
	Fio D: ( = vBL sen ( = (0.350 m/s)(0.120 T)
 (0.500 m) sen 45o = 0.0210 V.
30-42:
		
30-44:	a)
	( = 
 = (4.20 m/s)
x ((0.120 T) 
 - (0.220 T)
 – (0.0900 T)
 ) 
	
	 ( ( = ((0.378 V/m)
– (0.924 V/m) 
) ( ((0.250 m)(cos 36.9o 
+ sen 36.9o 
))
	 ( ( = (0.378)(0.250) sen 36.9o = 0.0567 V.
				
30-46:	
	Quando 
estiver em direção paralela a uma área, concluímos que
			
 = 0, logo 
= 0. Na figura seguinte, temos
	
 = EabL – EdaL = 0, porém Eda = 0, logo EabL = 0.
	Visto que a hipótese inicial era que Eab 
0, o resultado anterior entra em contradição com a lei de Faraday. Donde se conclui que um campo elétrico uniforme não pode cair abruptamente para zero em uma região onde existe um campo magnético paralelo.
					
30-48:	a)	A figura seguinte mostra o módulo (relativo), a direção e o sentido do campo elétrico nos pontos solicitados.
					
Para calcular o campo elétrico na direção da espira em uma posição genérica, usaremos a geometria indicada na figura abaixo.
				
	Eespira = E cos ( porém E = 
 ( Eespira = 
 porém ( = 
 ( Eespira = 
, que é exatamente igual ao resultado do caso de um anel, obtido no Ex. (30-23), e não depende da região da espira considerada.
I = 
 = 1.58 x 10-3 A.
(ab = 
 = 3.75 x 10-4 V.
Porém existe uma queda de potencial dada por: V = IR = -3.75 x 10-4 V, portanto a diferença de potencial entre esses pontos é igual a zero.
30-50:	a)	Quando a barra começa a deslizar, o fluxo magnético começa a diminuir, logo surge uma corrente induzida orientada no sentido de fazer aumentar o fluxo magnético, correspondendo ao sentido de a para b através da barra.
A força magnética sobre a barra deve ser igual à força da gravity. Obtemos:
FB = iLB = 
Portanto
Fg = mg tan
c)	
P = i2R = 
Pg = Fv cos(90o - () = mg 
Resultado igual ao obtido na parte (d).
Pearson Education do Brasil
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