Avaliação 3 Fisica 3-2021 2

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANA Terceira Avaliagao de Fisica III — 11 de agosto de 2021 Instrugoes 1) A duragao da prova é de duas horas. 2) O valor de cada questao esta indicado (a soma dos pontos nao é 10). Quando os valores de cada item nao estiverem indicados eles sao todos iguais. Formulario d®,,, B? . 7 dF,, =Idlx Bo ¢=—-— un=— m=/JANH T=MmxXxB pw =47 x 10 dt 2 [Lo d®; d@,, B- dl = pol. + Woo — E- dl = —-— U,,= |] u,,dv ©®,,= | B-ds dt dt Questoes 1) (1,0) Observa-se que uma carga elétrica descreve um movimento que nao é retilineo e uniforme. Como vocé procederia para verificar se a forga que atua sobre a carga é elétrica ou magnética? 2) (1,0) Uma bobina plana de corrente tem uma orientacao arbitraria num campo magnético externo. Qual o trabalho necessario para girar a bobina completamente em torno de um eixo perpendicular a seu plano? 3) (1,0) Qual das quatro equagdes de Maxwell indica que nao existem monopolos magnéti- cos? Explique. 4) (1,0) Compare as leis de Ampére e Ampére-Maxwell. Explique. 5) (1,0) Qual a diferenga de comportamento principal entre o circuito RLC e o RL ou RC, quando nao estao sob a agao de uma excitacao externa. Explique por que isso ocorre. Problemas 1) Uma empresa construiu um gasoduto que tem um segmento retilineo longo dentro de um parque florestal. O prefeito de uma cidade turistica da regiao esta reivindicando da empresa uma compensagao financeira, alegando que o gasoduto esta prejudicando as bissolas dos turistas e por isso reduzindo os ganhos com as excursoes. Um estudo mostrou que o gas fica parcialmente ionizado dentro do duto devido ao atrito com as paredes, e o movimento das particulas carregadas cria um campo magnético que interfere com as btssolas nas proximidades. A densidade de corrente obtida experimentalmente é paralela ao eixo do duto e tem méddulo J = Jo(r/R)’, onde R é 0 raio do tubo. 1 a) (1,5) Determine o campo magnético B dentro do duto. Inclua um esboço das linhas de campo. b) (0,5) Determine a energia magnética contida num segmento de comprimento l da tubu- lação. c) (1,0) Os turistas não podem chegar a menos de 15 m do gasoduto, por segurança. Sabendo que o campo magnético terrestre é aproximadamente 10−4 T e R = 1,5 m, calcule o campo magnético causado pelo gás fora do duto e determine o valor máximo de J0 para que ele seja dez vezes menor que o campo terrestre nessa distância. 2) (2,0) Um magnetômetro (aparelho para medir campos magnéticos) está ilustrado na figura abaixo. Ele é composto de uma bobina circular de raio a com N espiras onde circula uma corrente I. A bobina pode girar em torno de um eixo horizontal. Num ponto da espira é colocada uma massa m, e a corrente é ajustada para que a bobina fique em equilíbrio no plano horizontal quando o apoio é removido. Supondo que o campo magnético seja constante, determine seu módulo B. B B m eixo vista de topo m apoio vista lateral a 3) (2,0) Um fio resistente, dobrado na forma de um semicircunferência de raio a é girado através de uma manivela com uma freqüência f num campo magnético uniforme, como mostrado na figura a seguir. Determine a tensão induzida e a corrente que circula na espira. a + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + R + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 2