Lista de Exercícios sobre Indução Magnética

UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO Campus JuazeiroBA Curso Engenharia de Produção Disciplina Física Teórica III Conteúdo Indução magnética Professora Luciana de Matos LISTA DE EXERCÍCIOS 1 A figura abaixo indica uma versão simples de um alternador um dispositivo que gera uma fem Fazemos uma espira retangular girar com velocidade angular 𝜔 em torno do eixo indicado O campo magnético 𝐵 é uniforme e constante No instante 𝑡 0 0 Determine a fem induzida Respostas 𝝎𝑩𝑨 𝐬𝐢𝐧 𝝎𝒕 2 Na figura a baixo indicamos um condutor em forma de U em um campo magnético 𝐵 uniforme e perpendicular ao plano da figura direcionado para dentro da página Colocamos uma haste metálica deslizante de comprimento 𝐿 entre os dois braços do condutor formando um circulo a seguir fazemos a haste se deslizar para a direita com velocidade constante 𝑣 Isso faz surgir uma fem e uma corrente induzida razão pela qual esse dispositivo é chamado de gerador com haste deslizante Determine o módulo a direção e o sentido da fem induzida resultante Resposta 𝜺 𝑩𝑳𝒗 3 Considere o comprimento 𝐿 na figura abaixo igual a 010 𝑚 a velocidade 𝑣 igual a 25 𝑚𝑠 a resistência total da espira 0030 Ω e 𝐵 igual a 060 𝑇 Calcule 𝜀 a corrente induzida e a força que atua sobre a haste Resposta 𝜺 𝟎 𝟏𝟓 𝑽 𝑰 𝟓 𝑨 𝑭 𝟎 𝟑 𝑵 UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO Campus JuazeiroBA Curso Engenharia de Produção 4 Uma bobina retangular com 50 espiras possui dimensões de 250 𝑐𝑚 por 300 𝑐𝑚 Ela está em um campo magnético unififorme de 120 𝑇 com o seu plano no sentido paralelo em relação ao campo Em 0222 𝑠 ela gira de modo que o seu plano fique perpendicular ao campo a Qual é a variação no fluxo magnético através da bobina produzida por essa rotação b Determine o módulo da fem induzida na bobina durante essa rotação Resposta a 𝟒 𝟓 𝑾𝒃 b 𝟐𝟎 𝟑 𝑽 5 Em um experimento de física feito em um laboratório uma bobina com 200 espiras com seção reta de área igual a 12 𝑐𝑚2 gira em 0040 𝑠 desde uma posição na qual seu plano é perpendicular ao campo magnético da Terra até uma posição na qual seu plano é paralelo ao campo O campo magnético da Terra onde se situa o laboratório é igual a 60 105 𝑇 a Qual é o fluxo magnético total que passa pela bobina antes de ela ser girada Após ela ser girada b Qual é a fem induzida média na bobina Respostas a 𝟏 𝟒𝟒 𝟏𝟎𝟓 𝑾𝒃 𝟎 b 𝟎 𝟑𝟔 𝒎𝑽 6 Uma bobina com raio de 400 𝑐𝑚 com 500 espiras é colocada em um campo magnético que varia com o tempo de acordo com a relação 𝐵 00120 𝑇𝑠𝑡 30 105 𝑇𝑠4𝑡4 A bobina está conectada a um resistor de 600 Ω e seu plano é perpendicular ao campo magnético A resistência da bobina pode ser desprezada a Calcule o módulo da fem induzida na bobina em função do tempo b Qual é o módulo da corrente que passa no resistor para 𝑡 500 𝑠 Resposta a 𝟎 𝟎𝟑𝑽 𝟑𝟎 𝟏𝟎𝟒 𝑽𝒔𝟑 𝒕𝟑 b 𝜺 𝟎 𝟎𝟔𝟖 𝑽 𝑰 𝟏 𝟏𝟑 𝟏𝟎𝟒 𝑨 7 O rotor de um pequeno gerador é constituído por uma bobina chata de seção reta quadrada de lado igual a 160 𝑐𝑚 com 120 espiras A bobina gira em um campo magnético de 00750 𝑇 Qual será a velocidade angular da bobina se a fem máxima produzida for igual a 240 𝑚𝑉 Resposta 𝟏𝟎 𝟒 𝒓𝒂𝒅𝒔 8 Suponha que o longo solenoide seja enrolado com 500 espiras por metro e que a corrente em seu enrolamento esteja crescendo com uma taxa igual a 100 𝐴𝑠 A área da seção reta do solenoide é de 40 𝑐𝑚2 40 104𝑚2 a Determine o módulo da fem induzida na espira fora do solenoide b calcule o módulo do campo elétrico induzido na espira sabendo que seu raio é igual a 20 𝑐𝑚 Resposta a 𝟐 𝟓 𝟏𝟎𝟓𝑽 b 2 x 104 Vm 9 As fems do movimento são fontes práticas de eletricidade Com que velocidade em ms uma barra de cobre com 50 𝑐𝑚 teria de se mover formando ângulos retos com um campo magnético de 0650 𝑇 para gerar 150 𝑉 similar a uma pilha AA através de suas extremidades Esta parece ser uma forma prática de gerar eletricidade Resp 𝟒𝟔 𝟐 𝒎𝒔 UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO Campus JuazeiroBA Curso Engenharia de Produção 10 Um solenoide reto longo com seção reta de área igual a 80 𝑐𝑚2 contém 90 espiras por metro e conduz uma corrente igual a 0350 𝐴 Um segundo enrolamento com 12 espiras circunda o centro do solenoide A corrente do solenoide é desligada de modo que o campo magnético do solenoide se anula em 00400 𝑠 Qual é a fem média induzida no segundo enrolamento Resposta 905 x 107 V 11 Escreva as equações de Maxwell na forma diferencial e integral Explique o significado físico de cada uma delas IMPORTANTE As questões das Listas de Exercícios foram retiradas das referências bibliográficas abaixo As listas não substituem os livrostexto ALONSO M FINN E Física Um curso universitário Campos e ondas São Paulo Edgard Blücher 2004 HALLIDAY D RESNICK R WALKER J Fundamentos de Física Eletromagnetismo 8 ed Rio de Janeiro LTC 2009 JEWETT J R J W SERWAY R A Física para cientistas e engenheiros Eletricidade e magnetismo São Paulo Cengage Learning 2011 JEWETT J R J W SERWAY R A Princípios de Física Eletromagnetismo São Paulo Cengage Learning 2008 TIPLER P A Física para Cientistas e Engenheiros Vol 3 Rio de Janeiro LTC 2008 YOUNG H D FREEDMAN R A Física III Eletromagnetismo 14 ed São Paulo Addison Wesley 2015