Lista 02 – Parte I Física IV – 02/2005 Profa. Solange Binotto Fagan

Lista 02 – Parte I
Física IV – 02/2005
Profa. Solange Binotto Fagan
Indutância
(1) Um solenóide é enrolado com uma única camada de um fio de cobre (diâmetro = 2,5 mm)
isolado. Ele tem um diâmetro de 4,0 cm e um comprimento igual a 2,0 m. (a) Calcule o número
de espiras do solenóide. (b) Calcule a indutância por metro de comprimento na região central
do solenóide. Suponha que as espiras adjacentes se toquem e que a espessura do isolamento
seja desprezível. R. (a) 800 e (b)2,53 x 10-4 H
(2) Dois indutores, L1 e L2 estão ligados em série e separados por uma distância muito grande.
Mostre que a indutância equivalente é dada por:
Le = L1 + L2
Por que a distância entre eles deve ser grande? Como seria Le para N indutores em série?
(3) Dois indutores, L1 e L2 estão ligados em paralelo e separados por uma distância muito grande.
Mostre que a indutância equivalente é dada por:
1/Le = 1/L1 + 1/L2
Por que a distância entre eles deve ser grande? Como seria Le para N indutores em paralelo?
(4) Um solenóide cilíndrico longo com 100 espiras por cm tem um raio de 1,6 cm. Suponha que o
campo magnético que ele produz seja paralelo ao eixo do solenóide e uniforme em seu interior;
(a) qual é a indutância por metro de comprimento? (b) Se a corrente variar a uma taxa de 13
A/s,qual será a fem induzida por metro? R.(a) 0,101 H; (b) 1,31V
(5) Quantas constantes de tempo devemos esperar para que a corrente num circuito RL cresça
ficando a 0,10% do seu valor de equilíbrio? R. 6,91
(6) Num circuito RL, removemos a bateria num dado instante inicial. Calcule o tempo necessário
para que a diferença de potencial nos terminais do resistor caia para 10% do valor inicial da
corrente. Considere L=2,0 H e R = 3,0 ohms. R. 1,54 s
(7) Suponha que a fem da bateria do circuito estudado em sala de aula (circuito RL) varie com o
tempo t de modo que a corrente seja dada por i(t) = 3,0 + 5,0t, onde i é expressa em A e t em s.
Admita que R=4,0 ohms e L=6,0 H. Encontre uma expressão para a fem da bateria como
função do tempo (sugestão: aplique a lei das malhas).R. 42 + 20t (V)
(8) Uma bobina com uma indutância de 2,0 H e uma resistência de 10 ohms é subitamente
conectada a uma bateria sem resistência desprezível, com  = 100 V. Para 0,10 s após a
conexão ter sido feita, quais são as taxas instantâneas: (a) Com que a energia está sendo
armazenada no campo magnético? (b) De produção de energia térmica? (c) Com que a energia
está sendo fornecida pela bateria? R. (a) 240 W, (b) 150 W, (c) 390 W.
(9) Um determinado comprimento de fio de cobre transporta uma corrente de 10 A uniformemente
distribuída. Calcule (a) densidade de energia magnética, (b) densidade de energia elétrica na
superfície do fio. O diâmetro do fio é 2,5 mm e sua resistência por unidade de comprimento é
de 3,3 /km. R. (a)1,0 J/m3, (b) 4,8 x 10-15 J/m3
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(10) Qual deve ser o módulo de um campo elétrico uniforme para que ele contenha a mesma
densidade de energia de um campo magnético de 0,50 T? R. 1,5 x 108 V/m
Entregar os exercícios dia 16/08/05 (terça-feira).
Solange
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