LISTA DE EXERCÍCIOS 2

LISTA DE EXERCÍCIOS 2 – ENG101 Materiais Elétricos e Magnéticos
Prof. Vitaly Félix Rodríguez Esquerre
Data de Entrega: 02/10/2006
Parte I – Condutores.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Um fio metálico cilíndrico com 1mm de diâmetro deve transportar 10A com uma potência máxima de 10W/m. Quais dos
seguintes materiais podem ser utilizados? Ag, Cu, Al, Fe.
Uma fita metálica de cobre é utilizada para conectar terminais em um circuito integrado sendo as dimensões: comprimento 1mm,
altura 1μm e largura 5μm. Qual a corrente I ao longo da fita quando é aplicado V=0,1V.
Um fio metálico de 1mm de diâmetro e 10m de comprimento transporta 0,1A. Se ele for feito de Alumínio e estiver operando a
30oC. Qual é a voltagem aplicada nos seus extremos?.
Qual é a resitência de um fio metálico de 1mm de diâmetro e 10m de comprimento quando opera a 1kHz, 1MHz e 10MHz.
Da Figura 1 obtenha o valor de ρ20 e calcule α20 para o Al e o Cu. Utilizando os valores obtidos para ρ20 e α20, calcule a
resistência de um fio metálico de 2mm de diâmetro e 20m de comprimento se ele for feito de Alumínio e estiver operando a 50oC.
Determine qual é a voltagem V e o campo elétrico E nos extremos do fio se ele transporta 0.2A Calcule a resistência do fio
quando opera a 5kHz, 5MHz e 50MHz.?
Um termopar tipo J é utilizado para medir a temperatura de um forno. A voltagem de saída com respeito a agua a 0oC é 15mV.
Qual é a temperatura do forno?. Qual seria a voltagem de saída se utilizado um termopar tipo E?. Utilize os dados da figura 2.
-8
5.0x10
-8
Al
Cu
-8
4.0x10
Voltagem em mV
Resisitividade ρ (Ωm)
4.5x10
-8
3.5x10
-8
3.0x10
-8
2.5x10
-8
2.0x10
-8
1.5x10
0
20 40
60 80 100 120 140 160 180 200
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
E
K
J
chromel-constantan (E)
chromel-alumel (K)
iron-constantan(J)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
o
o
Temperatura ( C)
Temperatura ( C)
Figura 1.
Figura 2.
Parte II – Isolantes e Dielétricos
1.
2.
3.
4.
Cite as principais características da borracha e neoprene assim como suas aplicações elétricas como isolantes.
Escreva as relações entre P, E, D, χe, εr com suas respectivas unidades.
Num capacitor conectado a uma fonte de voltagem V é inserido um dielétrico com εr = 2. Faça um esboço, mantendo uma
escala quando necessário, das seguintes variáveis com suas respectivas unidades.
a) densidade superficial de cargas nas placas do condensador
b) densidade superficial de cargas no dielétrico
c) campo elétrico dentro do capacitor
d) deslocamento elétrico dentro do capacitor
e) polarização dentro do capacitor
Projete um capacitor de 50pF utilizando papel impregnado de askarel com uma área de 4 cm2, Qual deve ser a distância entre as
placas condutoras.
Parte III –Supercondutores
1.
2.
3.
Determine qual dos elementos da tabela são supercondutores a 3oK em um campo magnético de 15000A/m.
Calcule o campo magnético crítico para cada material da tabela 1 operando a metade da sua temperatura crítica.
Qual é o valor da corrente máxima para os fios supercondutores do item anterior, se tem um diâmetro de 5mm.
Material
In
Hg
V
Tc
Tabela 1
Tc oK
3,40
4,15
5,38
7,77
Bc T
0,0293
0,0411
0,1420
0,1410