Exercícios de Ondas Eletromagnéticas

de energia térmica S d A Ri² em que d A é um elemento de área da superfície cilíndrica e R é a resistência do resistor 4 Um fio de seção reta transversal 40 mm² e de resistividade 16 10⁸ Ωm conduz uma corrente de 20 A O disjuntor é desligado fazendo com que a corrente vá a zero em 20 μs Calcule a corrente de deslocamento produzida durante os dois microssegundos 14 10¹² A 5 Um capacitor de placas paralelas possui placas circulares com raio igual a 10 cm Uma corrente de 40 A chega a uma das placas do capacitor e sai pela outra placa Determine o campo magnético Br para a r maior do que o raio das placas Br 80 10⁷r b r menor do que o raio das placas Br 80 10⁵r 6 A intensidade da luz solar no topo da atmosfera terrestre é 135 kWm² a Qual a amplitude do campo elétrico 11 kVm b Qual a amplitude do campo magnético 336 10⁶ T c Considerando a Terra uma esfera de raio 637 10⁶ m qual a energia que chega à Terra em um segundo 17 10¹⁷ J d Sabendo que a luz leva em média 8min 20s para chegar do Sol até a Terra calcule a potência do Sol 38 10²⁶ W 7 Um aluno está assistindo um jogo no Maracanã e observa que um dos holofotes está dirigido para o gol Com seus conhecimentos de Física ele deixa de olhar o jogo para calcular o efeito da radiação eletromagnética sobre o goleiro Supondo que o holofote produza um cone de luz com abertura de 20 graus que esteja a 50 m do gol que tenha uma potência 10⁴ W e que a área efetiva de absorção do goleiro seja de 050 m² calcule a energia absorvida pelo goleiro em um tempo de jogo 45 min 55 kJ 8 Um feixe de laser com potência igual a 460 W e diâmetro de 260 mm está apontado para uma face circular de diâmetro d 260 mm de um disco perfeitamente refletor que se encontra suspenso no ar por ação da pressão de radiação exercida pele feixe A massa específica do cilindro é de 120 gcm³ Qual é a altura H do cilindro 044 μm 9 O Sol devido a sua grande massa cria um forte campo gravitacional atrativo cuja aceleração a 133 10²⁰ R² em unidades do SI sendo R a distância do centro do Sol Sabemos também que devido ao momento transportado pelo luz ele exerce uma força repulsiva a Obtenha o valor da pressão de radiação como função de R 103 10¹⁷ R² b Suponha uma partícula homogênea esférica de raio r e densidade igual a 800 kgm³ obtenha o valor de r para que as duas forças se igualem em módulo de modo a se ter uma resultante nula 073 μm 10 Quando a intensidade varia com o tempo ao longo de um dia por exemplo a equação para a energia fica dada por U a Itdt O CRESESB Centro de Referência para as energias solar e eólica Sérgio Brito fornece o valor da radiação média incidente para qualquer localidade do Brasil Como fornecer a função It seria muita trabalhoso adotase como referência uma intensidade constante de 10 kWm² e é informado o tempo efetivo tₑf que satisfaz a relação Itdt 10³ Wm² tₑf No Rio de Janeiro tₑf é aproximadamente 6 h no verão Suponha que um painel fotovoltaico tenha área de 16 m² e eficiência de 17 Calcule a energia fornecida por esse painel em um dia de verão no Rio de Janeiro 163 kWh 11 Halliday Resnick e Walter problema 3395 décima edição A figura abaixo mostra um resistor cilíndrico de comprimento l raio a e resistividade r que conduz uma corrente i a Mostre que o vetor de Poynting S na superfície do resistor é perpendicular à superfície como indicado na figura b Mostre também que a taxa P com a qual a energia penetra no resistor através da superfície cilíndrica calculada integrando o vetor de Poynting ao longo da superfície é a taxa de produção 4 Exercícios 1 Abaixo são escritas as quatro equações de Maxwell no vácuo E 0 B 0 E Bt B μ0ε0 Et A partir dessas equações obtenha a equação da onda para o campo elétrico e para o campo magnético μ0ε0 ²Et²²E0 μ0ε0 ²Bt²²B0 2 A partir das equações de Maxwell 12 a 15 obtenha a equação de conservação da carga ρt J0 3 Para uma onda eletromagnética plana propagandose no vácuo na direção i a expressão para o campo elétrico é dado por E 30 sin2πωt j Todos os valores são dados no SI a Qual a frequência desta onda 3 10⁸ Hz b Obtenha a expressão para o campo magnético associada a esta onda B10ˉ⁷ sin2πωt k c Calcule a intensidade desta onda 1194 Wm²