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Lista de exercícios de Eletricidade e Magnetismo (Seminário V). Contém problemas sobre corrente elétrica, resistência e as leis de Ohm e Joule; análise de circuitos com resistores, capacitores e pilhas; e questões de magnetostática, Biot-Savart e força de Ampère.

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DEPARTAMENTO DE FÍSICA
 Curso: Licenciatura em Ensino de Física 
Disciplina: Eletricidade e Magnetismo 2° Ano do curso de Física 2020
Seminário V
Tema: Corrente eléctrica, resistência de condutores e as leis de Ohm e de Joule
1. 
A corrente que flui através da secção recta de um condutor é dado por , onde , e t é dado em segundos. Determine: 
a) A expressão da carga que atravessa a secção recta.
b) O valor da carga para t=1s e para t=10s.
2. Um fio de nicromo tem 1m de comprimento e 1mm2 de secção recta. Ao se aplicar uma d.d.p. de 2V entre as suas extremidades, ele transporta uma corrente de 4A. Determine o valor da condutividade σ de nicromo. (Dica: a condutibilidade é o inverso da resistividade)
3. Um fio, cuja resistência é igual a 4 está esticado de tal forma que o seu comprimento torna-se três vezes maior. Supondo que não ocorra variação da resistividade, nem da massa específica do material, calcule a resistência final do fio esticado.
4. A resistência do enrolamento de um motor eléctrico (fio de cobre), é igual a 50 (quando o motor está parado) à temperatura de 20ºC. Após várias horas de funcionamento, a resistência aumenta para 58. Qual é então a temperatura do enrolamento?
5. Determine a resistência total da associação indicada na figura se cada resistor tem o valor de 10. Determine a corrente eléctrica e a queda de tensão em cada resistor.I =10A
2r
2r
r
r
r
B
A
6. 
Achar a resistência do circuito eléctrico .
7. 
Cada uma das três resistências tem a resistência e pode dissipar no máximo 18W sem se aquecer excessivamente. Qual é a potência máxima que o circuito apresentado pode dissipar?
8. Três resistores idênticos são ligados em série. Quando uma diferença de potencial é aplicada a associação, a potência total dissipada é de 10W. Qual será a potência consumida, se os três resistores forem ligados em paralelo com a mesma diferença de potencial?
- +
ε2
ε1
+ -
C1
C2
9. 
Calcule as tensões U1 e U2 nos condensadores apresentados na figura se , , e . 
+ -
R
ε2
ε1
+ -
10. 
Duas pilhas com e estão ligados conforme a figura. A resistência . As resistências internas das pilhas são iguais a 1Ω ambas. Determinar as intensidades das correntes que passam através das pilhas e da resistência R. 
11. Três pilhas, ε1=6V, r1 = 2Ω; ε2=4V, r2 = 2Ω; ε3=15V, r3 = 1Ω e três resistores de R1 = 4Ω; R2 =12Ω; R3 = 20Ω, são ligados como mostra a figura ao lado. Determine as correntes nas resistências e a diferença de potencial entre os pontos AB.
12. No circuito apresentado na figura ε1=6V, ε2=5V, ε3=4V; R1 = 100Ω; R2 = 50Ω. Achar todas as correntes do circuito e a diferença de potencial entre os pontos AB.
+
+
B
A
R2
R1
ε3
ε2
ε1
+
 
Tema: Campo magnetostático de correntes electricas estacionarias 
1. Considere o circuito da figura abaixo. Os segmentos curvos são círculos de raio a e b. Os segmentos retilíneos estão ao longo dos raios. Ache o campo magnético B no centro , considerando uma corrente i no circuito.
2.Um segmento retilíneo de fio, de comprimento L, transporta uma corrente i. Mostre que o campo magnético B associado a este segmento, a uma distância R tomada sobre sua mediatriz, é dada em módulo por
3.Ache a densidade de fluxo magnético B no centro de uma espira quadrada com 2m de lado e com uma corrente de 3A. 
 
4. O fio mostrado na figura abaixo transporta uma corrente i. Qual é o campo magnético B no centro C do semicírculo produzido por:
 (a) por cada segmento retilíneo de comprimento L; 
(b) pelo segmento semicircular de raio R e
 (c) pelo fio inteiro? 
5.Mostre que a densidade de fluxo magnético no centro de uma espira de forma circular com uma corrente I é dada por
Tema : A força de Ampere, a lei de Biot-Savart e o teorema de circulação de campo magnético.B
E
D
C
B
A
Z
Y
X
1. O cubo da figura está num campo magnético de 0,6T, paralelo ao eixo de X. O fio ABCD transporta uma corrente de 4A no sentido indicado. Determinar o módulo, a direcção e o sentido da força que actua sobre o segmento AB, BC, CD e DE.
2. O fio de metal de massa m, pode deslizar sem atrito, sobre os trilhos colocados horizontalmente num campo magnético B, são percorridos por corrente I. Calcule a velocidade ( módulo e direcção) do fio em função do tempo, supondo que ele esteja em repouso no instante t = 0.d
B
B
m
I
I
3. Dois fios rectos e paralelos estão separados por uma distancia d. Os fios são percorridos por correntes iguais a I, cada de mesmo sentido. Determinar a indução magnética num ponto afastado de um fio à distancia r1 e de outro r2. 
4. 
Dois fios rectos e paralelos separados por uma distancia d, transportam correntes I de sentidos opostos. Mostre que o valor de B no ponto P, equidistante dos fios dado por .
d
P
R
5. 
Num condutor cilíndrico de raio R existe a densidade da corrente J constante. Determinar a distribuição B(r) para o espaço definido por: e .
6. Determinar a indução do campo magnético do segmento directo percorrido por uma corrente i, no ponto A, situado a distancia a.i
A
a
α1
α2
7. Determinar o conjugado máximo e energia potencial numa bobina de lados a e b, composto por n espiras, quando é percorrida por uma corrente I situada num campo magnético B.
8. Um fio comprido e rectilíneo percorrido pela corrente I1 e uma espira quadrada de lado l percorrida pela corrente I2 estão colocados num plano como mostra a figura. A distancia entre o fio e o lado mais próximo é d. Determine a força magnética total com que a corrente I1 actua sobre a espira.I2
I1
l
d
9. 
Mostre que o valor de B no centro de uma espira rectangular de lados l e d, percorrida por uma corrente I, é dada pela expressão .
10. A figura mostra uma espira circular de raio R percorrida por uma corrente I. Calcule o valor de B para o ponto P do seu eixo. A distancia x é dada.
R
r
x
11. Considere um circuito fechado, de raios a e b, como é indicado na figura o qual é percorrido por uma corrente I.a
b
I
I
I
P
a) Determine o módulo e a direcção de B no ponto P.
b) Determine o momento do dipolo do circuito.
12. Uma corrente I passa por um condutor longo e rectilíneo, cuja secção recta tem a forma de um semi-anel fino de raio R. Determine a indução do campo magnético no ponto O.
s
A
a
/
04
,
0
=
AB
R
W
=
2
R
V
3
1
10
12
×
=
e
V
3
2
10
13
×
=
e
F
C
m
3
1
=
F
C
m
7
2
=
V
2
1
=
e
V
1
2
=
e
W
=
5
,
0
R
·
Ä
·
Ä
(
)
2
2
4
.
2
R
d
R
I
B
o
+
=
p
m
R
r
£
R
r
³
(
)
d
l
d
l
i
B
o
.
.
.
.
2
2
1
2
2
p
m
+
=
Ä
Ä
at
i
i
o
+
=
A
i
o
10
=

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