V Lista Física C - FTP da PUC

V Lista de Exercícios de Eletromagnetismo
1- Um disco condutor de raio 50cm gira a uma freqüência angular de 50 voltas por
segundo sobre uma mesa que gera um Campo Magnético uniforme de 0,9T
verticalmente para cima.
a)Calcule a força (módulo, direção e sentido) sobre um elétron que está a 5cm do
centro durante o giro. Como ficará a borda durante o movimento?
b)Após alguns instantes a borda estando carregada gerará um campo elétrico e
consequentemente uma força contrária a força magnética. Qual a d.d.p. entre a borda
e o centro do disco?
c)Se invertermos o funcionamento, podemos usar este sistema como um motor
(unipolar) aplicando uma d.d.p. nos pontos indicados. Então surgirá uma força sobre o
disco gerando um torque. Chamando a resistência que o disco oferece de R, qual a
força e o torque resultante sobre o disco?
B
h=5cm
←? i ? →
R
V
2 – Uma esfera de massa m=20g, carregada com carga q tem trajetória paralela a um
fio longo como mostra a ilustração (acima a direita), com velocidade de 20m/s. No fio
passa uma corrente i=5mA.
a)Para onde deve apontar a corrente para que a força magnética sobre a bola seja
para cima?
b) Qual deveria ser a carga q para que a bolinha mantivesse a distância h do fio em
sua trajetória, equilibrando com a força gravitacional?
50 cm
3 – Temos um fio retilínio e uma espira disposta
como na figura. A corrente passando pelo fio é
de I=10cos(ωt)A e a distância do fio ao centro
da espira é de 50 cm. Assuma que esta
distância é muito maior que o raio da espira
(=1cm) e portanto o campo B gerado pela
corrente I sobre a espira pode ser considerado
uniforme. Calcule:
a) O campo B e seu fluxo na espira.
b) Faça o gráfico do fluxo de B pelo tempo.
Este fluxo pode ser nulo para certos
valores de t?
c) A f.e.m. induzida e a corrente (considere
a resistência interna da espira sendo 0,5
Ω e ω=20π)?
4 – No esquema abaixo temos uma espira retangular de dimensões 5cmx2cm,
passando por uma região (de área 10cmx12cm) de Campo Magnético uniforme
constante B=0,5T (entrando no plano), a uma velocidade v= 10cm/s .
a)Calcule o fluxo de Campo magnético Φ sobre a espira. Faça o gráfico de Φxt.
b)Calcule a f.e.m. ε induzida na espira. Faça o gráfico de εxt.
xxxxxx
xxxxxx
xxxxxx
xxxxxx
xxxxxx
xxxxxx
t=t0
t=t1
t=t2
t=t3
Qual o sentido da corrente induzida na espira e o campo magnético gerado pela
espira?
Faça o mesmo exercício supondo agora a espira mais “larga” que a região de campo
magnético.
5 – Para monitorar a respiração de um paciente internado no hospital, uma correia fina
envolve o seu torax. A correia é uma bobina de n espiras. Quando o paciente inspira, a
área envolvida aumenta em 40cm2. A magnitude do Campo magnético Terrestre é de
50,0μT e faz um ângulo de 28º. com o plano da bobina. Se um paciente leva 1,80s
para inspirar, encontre a fem induzida média na bobina durante este tempo.
6 – Em um transformador temos Uma bobina com N1 voltas enrolada em torno de um
núcleo de ferro e no lado oposto enrolada uma outra bobina com N2 voltas como indica
a figura.
Na bobina 1 aplicamos uma d.d.p. V1. Surge um campo magnético no interior desta.
Supondo que este campo fique uniforme ao longo do núcleo de ferro inteiro e usando
o campo gerado por solenóides para calcular a intensidade deste, qual é o fluxo de B
na segunda bobina (também solenóide)?
Qual o valor da d.d.p. induzida na bobina 2 se:
i)V é contínua 20V?
ii)V é alternada 110V?
iii)Sendo que a potência de entrada deve ser a mesma da potência de saída
qual a corrente de saída em função da corrente de entrada I1 e V1?
i
V1
N1 - voltas
V2 induzida
N2 - voltas
i
(6)
(7)
7 – No esquema acima temos um fio retilínio com corrente i e uma espira retangular
(15cmx10cm) com corrente i também. Qual a força magnética resultante sobre a
espira? Se i for alternada surgira uma d.d.p. induzida na espura também. Encontre a
equação para esta em função de i.
8 - Suponha que a intensidade da radiação solar incidente nas camadas superiores de
nuvens da Terra é de 1340W/m2.
a)Calcule a potência total irradiada pelo Sol, considerando a separação média TerraSol como sendo 1,5x1011m.
b)Determine os valores máximos das Campos elétricos e magnéticos na posição da
Terra
9 – Suponha que da radiação solar incidente, 60% apenas atinge a superfície da Terra
e que você absorve 50% desta radiação. Faça uma estimativa da quantidade de
energia solar que você absorve em um banho de sol de 60min.
10 – Um aparelho de telefone celular opera na banda de 860 a 900 MHz e tem
potência de saída de 0,600W a partir de uma antena de 10cm de comprimento.
a) Encontre a magnitude média do vetor de Poyting a 4,00cm da antena supondo que
a emissão de ondas em frentes de ondas cilíndricas. (o padrão é uma exposição
máxima de 0,57mW/cm2 para pessoas que residem perto de estações bases de
telefonia celular).