Lista de Exercícios Resolvida - Força Eletromotriz e Geradores Elétricos - Física III

7ª Lista de Exercícios Física III Aluno Valor 3 pontos FORÇA ELETROMOTRIZ O enunciado a seguir referese às questões 1 a 7 Um gerador real cuja força eletromotriz é de 12 V tem resistência interna de 3 Ω e é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade igual a 2 A 1 Com base nessas informações faça o que se pede a Represente o gerador descrito por meio de um esquema típico dos manuais de Física R Desenho da fonte e resistor b Escreva a equação desse gerador para um corrente qualquer R U 12 3i c Usando a equação do item b calcule a ddp entre seus terminais R U 6V 2 Calcule as potências total dissipada e útil R Ptotal Ei 24w Putil U i 12w Pdissipada ri2 12w 3 Admitindo que o gerador esteja acoplado a um resistor R como indica a figura a seguir calcule a resistência desse resistor para que as especificações inicialmente apresentadas sejam obedecidas R U Ri R 3Ω 4 Calcule a potência dissipada no resistor R e compare o resultado com as potências calculadas na questão 2 R Potdissipada ri2 12w 5 Você já estudou que curtocircuito ocorre quando a corrente elétrica encontra um caminho sem resistência Imagine que um gerador tenha seus terminais interligados por um fio cuja resistência seja desprezível como mostra a figura a seguir A Como do ponto B para o ponto A há um fio sem bipolos qual deve ser a diferença de potencial entre esses dois pontos R Zero B Usando a equação do gerador calcule a corrente elétrica de curtocircuito ou seja a corrente que percorre o gerador considerando que os pontos A e B sejam os seus terminais e estejam interligados pelo fio de resistência nula R U E ri i 4A C Calcule as potências total dissipada e útil para essa situação de curtocircuito R Pott i ε Pott 48W Potu i U Potu 0W Potd r i2 Potd 48W 6 Usando a equação desse gerador obtida no item b da questão 1 esboce o seu respectivo gráfico U i R desenhar o gráfico da função U 12 3i Função decrescente que passa pelos pontos 012 e 40 7 O que significam os pontos em que a reta corta o eixo vertical U e o eixo horizontal i R Eixo y força eletromotriz eixo x corrente elétrica 8ª Lista de Exercícios Física III Aluno Valor 3 pontos CAMPO MAGNÉTICO E FORÇA MAGNÉTICA 1 Um fio retilíneo longo colocado em um meio cuja permeabilidade magnética é μ0 6π x 107 T mA é percorrido por uma corrente elétrica A uma distância de 50 cm do fio o vetor campo de indução magnética apresenta um módulo de 3 x 106 T Qual é a intensidade da corrente elétrica que passa pelo fio R 5A 2 Dois fios retilíneos constituídos de material condutor de eletricidade são paralelos entre si Eles estão no vácuo são perpendiculares ao plano do desenho e são percorridos por correntes elétricas que entram no papel Determine a intensidade do vetor campo de indução magnética no ponto médio do segmento que une os fios Dado μvácuo 4π x 107 TmA R BTotal 6 x 106 T 3 Uma espira circular de raio 10 cm é percorrida por uma corrente elétrica de intensidade 30 A Calcule a intensidade do vetor campo de indução magnética no centro da espira A espira se encontra no vácuo μ 4π x 107 T mA R 6π x 106 T 4 Duas espiras circulares imersas no vácuo μ 4π x 107 T mA concêntricas e coplanares de raios 10 cm e 20 cm são percorridas pelas correntes elétricas de intensidades 10 A e 15 A respectivamente Se os sentidos das correntes elétricas são contrários determine a intensidade do vetor campo de indução magnética resultante no ponto central das espiras R 05 π x 105 T Saindo do papel 5 Um solenoide de 50 centímetros de comprimento apresenta 3000 espiras e se encontra no vácuo cuja constante de permeabilidade magnética vale 4π x 107 T mA Determine a intensidade do vetor campo de indução magnética no interior desse solenoide se ele estiver sendo percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 3 A R 72 π x 103 T 6 O campo magnético terrestre em Taubaté tem uma componente horizontal que vale 200 μT e uma componente vertical que vale 125 μT Se um elétron cuja carga é 16 x 1019 C se mover na direção vertical com velocidade 10 x 105 ms ficará sujeito a uma força magnética de módulo igual a R FM 32 x 1019 N 7 Uma carga Q 3 C deslocase com velocidade v 4 ms na direção do eixo x formado pelo ângulo de 30 com o campo magnético B de intensidade 15 T Os vetores v e B no plano XY Qual o módulo em newtons da força magnética que atua na carga R FM 90 N Lista 7 1 a b U Eri123i c i2 AU 12326V 2 PtotalEi12224W PútilUi6212W Pdissipadari 232 212W 3 Pela Lei das Tensões ErRi123R2R3Ω 4 PdissipadaRi 232 212W Este valor é igual a Pútil 5 a A e B estão no mesmo potencial U 0V b U Eri0123ii4 A c PtotalEi12448W PútilUi040W Pdissipadari 234 248W 6 7 No eixo y que é o ponto 012 representa que a corrente é nula e a tensão é igual a força eletromotriz já no eixo x o ponto 40 representa a corrente de curtocircuito conforme vimos Lista 8 1 B μi 2 π r 310 6 6 π 10 7i 2π 5010 2 i5 A 2 BtotalB1B2 μi1 2 π r μi2 2π r μ 2π r i1i2 r1010 2mBtotal 4 π 10 7 2 pi1010 274Btotal6 10 6T 3 B μi 2 R 4 pi10 73 210 10 2 6 π 10 6T 4 BresultanteB1B2 μi1 2 R1 μi2 2 R2 μ 2 i1 R1 i2 R2 Sendo positivo o campo que entra no papel e 1 e 2 as espiras respectivamente mais externa e interna Bresultante4 π 10 7 2 15 2010 2 10 1010 2 Bresultante5π 10 6T 5 B μin L 4 π 10 733000 5010 2 72π 10 3T 6 FMBqv senα Como o movimento é vertical e α é o ângulo de v com relação a B a FM é nula quando α0 vertical então o campo que atua é o horizontal FM2010 61610 1910 5 sen903210 19 N 7 FMBqv senα1534 sen3090N