Lista 03 – Parte I Física IV – 02/2005 Profa. Solange Binotto Fagan

Lista 03 – Parte I
Física IV – 02/2005
Profa. Solange Binotto Fagan
Oscilações Eletromagnéticas
(1) Compare a Lei de Gauss para o Magnetismo e a Lei de Gauss para a Eletricidade. Quais são
seus significados físicos?
(2) Descreva qualitativamente as oscilações em um circuito LC, mostrando as variações nas
energias potenciais magnética, elétrica, a corrente e a carga.
(3) Qual é a capacitância de um circuito LC, sabendo-se que a carga máxima do capacitor é
1,60C e a energia total é 140 J.R. C=9,14 nF
(4) Para um certo circuito LC a energia total é transformada de energia elétrica no capacitor em
energia magnética no indutor em 1,50 s. (a) Qual é o período de oscilação? (b) Qual a
freqüência de oscilação? (c) Num certo instante, a energia magnética é máxima. Quanto tempo
depois a energia magnética será máxima novamente? R. (a) 6s, (b)1,67 x 10-5 Hz, (c) 3s
(5) Um bloco de 0,50 kg oscila preso a uma mola que, quando distendida de 2,00 mm, a partir do
equilíbrio, tem uma força restauradora de 8,0 N. (a) Qual é a freqüência angular de oscilação?
(b) Qual é o período de oscilação? (c) Qual será a capacitância do sistema LC análogo, se
L=5,0 H? R. (a) 89 rad/s (b) 0,07s (c) 2,5 x 10-5 F
(6) Num circuito LC com L=50 mH e C=4,0 F, a corrente é inicialmente máxima. Quanto tempo
depois o capacitor estará com carga plena pela primeira vez? R. 7 x 10-4s
(7) Num circuito LC no qual C=4,0 F, a diferença de potencial máxima através do capacitor
durante as oscilações é de 1,50 V e a corrente máxima através do indutor é de 50,0mA. (a) Qual
é a indutância L? (b) Qual é a freqüência das oscilações? (c) Quanto tempo leva pra que a carga
do capacitor cresça de zero até o seu valor máximo? R. (a) 3,6 x 10-3H, (b) 1,33 kHz, (c) 0,18
ms
(8) Num circuito LC oscilante, que carga está presente, expressa em termos da carga máxima do
capacitor, quando a energia armazenada no campo elétrico for 50% da energia armazenada no
campo magnético? (b) Em que instante, expresso como fração do período, terá lugar essa
condição, supondo que o capacitor esteja inicialmente, totalmente carregado? R. (a) Q/31/2,
(b)0.152
(9) Num circuito LC, L=25 mH e C=7,80F. No instante t=0 a corrente é 9,20 mA, a carga do
capacitor é 3,80 C e o capacitor está carregando. (a) Qual é a energia total do circuito? (b)
Qual é a carga máxima do capacitor? (c) Qual é a corrente máxima? (d) Sabendo-se que a
carga do capacitor é dada pro q = Q cos(t + ), qual é o ângulo da fase ? (e) Considere os
mesmos dados, exceto que o capacitor está perdendo a carga no instante t=0. Qual é, o ângulo
de fase ?
(10) Num circuito LC com C=64 F a corrente em função do tempo é dada por i=(1,6)sen(2500t +
0,68), onde t é em s, i em A e o ângulo de fase em rad. (a)Quanto, após t=0, a corrente atingirá
seu valor máximo? (b) Qual será a indutância? (c) Determine a energia total do circuito. R. (a)
356 s, (b) 0,0025 H, (c)3,2mJ
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(11) Que resistência R deve ser ligada em série com uma indutância L = 220 mH e uma
capacitância C=12 F a fim de que a carga máxima do capacitor decaia a 99% de seu valor
inicial em 50 ciclos? R. 8,66 m
(12) Num circuito LC amortecido, determine o instante em que a energia máxima presente no
capacitor é a metade da energia máxima presente no instante t=0. Suponha q=Q para t=0.
(13) Um gerador com uma freqüência de oscilação ajustável está ligado em série com um indutor
de L=2,50 mH e um capacitor de C=3,0 F. Qual é a freqüência do gerador para a qual as
oscilações de corrente têm amplitude máxima? R. 1,83 kHz
(14) Queremos ligar em série um gerador com um indutor de L=2,0 mH e com uma capacitância C.
Dispomos de dois capacitores, de capacitâncias C1 = 4 F e C2= 6F, que podem ser usados
separadamente ou em conjunto, para produzir C. Quais são as freqüências de ressonância que
podem ser obtidas?
Solange
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