Prova Física 2

01) (0,5 ponto) Um fio longo e reto está no mesmo plano que um espira retangular, como mostra a figura. O fio conduz uma corrente constante I. Qual das seguintes afirmações é verdadeira se o fio se afastar da espira na direção ilustrada na figura? A) Não haverá fem induzida e nem corrente induzida. B) Haverá uma corrente induzida, mas nenhuma corrente será induzida. C) Haverá uma corrente induzida em torno do circuito, no sentido horário. D) Haverá uma corrente induzida em torno do circuito, no sentido anti-horário. E) Não haverá campo elétrico induzido. COMO O FIO SE AFASTA, O CAMPO DIMINUIRÁ NO TEMPO DENTRO DA ESPIRA, ENTÃO HÁ HÁ UMA FEM INDUZIDA COMO A CORRENTE NO FIO ESTÁ A DIREITA PARA A ESQUERDA O CAMPO NA ESPIRA ESTÁ PARA DENTRO DO PAPEL, Logo ESTÁ DIMINUINDO HAVERÁ UMA CORRENTE INDUZIDA NO SENTIDO HORÁRIO. 02) (0,5 ponto) Uma espira de formato quadrado com 20 cm de lado de uma medida perpendicular ao campo magnético induzido com metade de sua área na região de campo como mostra a figura. O módulo do campo magnético está variando de acordo com a equação B(t) = 0,05,90 m/s e tem 8 tesla e em segundos. Ligada a espira temos uma fonte de força eletromotriz (f.e.m.) com e = 5V. Determine o valor da força eletromotriz total aplicada à espira e o sentido da corrente em torno dela. A) 3,2 V, no sentido horário B) 0,0 V, no sentido horário C) 3,2 V, no sentido anti-horário D) 6,8 V, no sentido anti-horário E) 0,0 V, no sentido anti-horário. C) B' = B. PARÊNTESES E F, HÓLOGENOS REGULA BEM A SOMA APLICADA B(a) = (0,05-0,08)2x2 = 0,1-1,8=0,1-0.1. 03) (0,5 ponto) Em um certo instante, a corrente e a força eletromotriz induzida em um indutor têm os sentidos indicados na figura. Neste instante o valor da força eletromotriz induzida é de 5,0 V e o módulo da taxa de variação da corrente é de 25 kA/s. Determine o valor da indutância e diga se a corrente está aumentando ou diminuindo. A) 2,00 mH, diminuindo B) 0,50 mH, diminuindo C) 2,00 mH, aumentando D) 0,50 mH, aumentando E) 2,00 kH, diminuindo. 04) (0,5 ponto) Qual dos diagramas de fasores mostrados abaixo representa um circuito RLC em série na condição de ressonância? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 NA RESSONÂNCIA VL = VC E O CIRCUITO É RESISTIVO VL ESTÁ SEMPRE ADIANTADO EM V RELATIVO A VR E VE ESTÁ SEMPRE ATRASADO EM VL COM FORÇA E VR. As questões de 05 e 06 são referentes ao enunciado abaixo: Uma bobina formada por um conjunto de 1000 espiras de lados a=4 cm e b=8cm imersa em um campo magnético de 1,07. Ela pode ser girada através de uma manivela que se encontra fixa às suas extremidades. Esta manivela possui um mecanismo que só permite que ela gire em uma direção tal que a parte superior da bobina sempre esteja entrando na página como mostra a figura. (usar m2) 05) (0,5 ponto) Sabendo que a bobina parte de repouso com seu plano perpendicular à página, como mostra a figura, aqui está a expressão para a força eletromotriz em função do tempo sabendo que a frequência angular da bobina é (100rad.s). D(t) = (32)V cos(100t) E(t) = -NdΦ/dt = NBAωsenωt E(m) = NBAω = 1000.1(0,04)(1.0)(104) = 100 = 320V ASSIM E(t) = (320)V sen(100t) Esta bobina é ligada então a um circuito RLC em série onde R=40Ω, L=200mH e C=200µF como mostra a figura, pergunta-se: 06) (0,5 ponto) O circuito da figura tem características: A) resistivas, pois a voltagem do circuito está em fase com a corrente. B) indutivas, pois a voltagem do circuito está adiantada em relação a corrente. C) indutivas, pois a voltagem do circuito está atrasada em relação a corrente. D) capacitivas, pois a voltagem do circuito está adiantada em relação a corrente. E) capacitivas, pois a voltagem do circuito está atrasada em relação a corrente. 07) Imediatamente após o interruptor S no circuito mostrado estar fechado, a corrente através da bateria é: A) 0 B) V0/R1 C) V0/R2 D) V0/(R1+R2) E) V0/(R1+R2) Quando a chave é fechada o indutor mantém neste instante a mesma corrente que tinha antes, isto é, zero assim i = V0/(R1 + R2) E A MESSA 08) (0,5 ponto) Uma linha de transmissão sem perdas é submetida a uma tensão dada por V(t)=(10,0)(V) cos(10t) onde t é o tempo em segundos. Um indutor de 1,0H em série e um resistor de 1,0kΩ em paralelo são introduzidos na linha (ver figura). Qual é o valor da tensão recebida na outra extremidade da linha? A) 20,0 V B) 0,1 V C) 0,1 V D) 0,5 V E) 0,1 V i = (e/r) = 10^4 = 10^4 A = 10^2/√2 * 10^6(10^6) = 10^13 * 100 = 10^3 = 10 V 09) (0,5 ponto) Analise as seguintes afirmativas: (I) O campo elétrico induzido apresenta linhas fechadas, isso acarreta que o valor de sua circulação seja diferente de zero: U=⁃∮E.dl (II) A fem induzida em um circuito é, em módulo, igual à taxa de variação do fluxo magnético através dele: U= -dφ/dt (III) O sentido da corrente induzida em uma espira é tal que o campo que ela produz se opõe à variação do fluxo magnético que a produziu. Qual(is) é(são) verdadeira(s)? A) Somente a afirmativa (III). B) As afirmativas (I) e (II). C) As afirmativas (II) e (III). D) As afirmativas (I) e (III). E) Todas as três afirmativas. 10) (0,5 ponto) Uma espira quadrada de fio se move com uma velocidade constante e de uma região livre de campo para uma região de campo B uniforme, como mostrada. Qual dos cinco gráficos mostra corretamente a corrente induzida no circuito em função do tempo t?\nA) I\nB) II\nC) III\nD) IV\nE) V\n\n- COMO A VELOCIDADE É CONSTANTE A VARIAÇÃO DO FLUXO É CONSTANTE SENDO ASSIM, ENTRANDO A ESPIRA ESTÁ ENTRANDO E SAINDO AINDA INDUZIDA E O CAMPO SE TORNANDO EXTENSO. QUANDO A ESPIRA ESTÁ ENTRANDO O FLUXO AUMENTA, QUANDO A ESPIRA SAI O FLUXO DIMINUI INVERTENDO A CORRENTE.\n\n11) (0,5 ponto) Antes do interruptor ser fechado na figura, a abp nos terminais do capacitor era de 200 V. Em algum instante depois do interruptor ser fechado, a corrente instantânea circulando no circuito de 0,70 A. Qual é o valor da energia armazenada no campo elétrico do capacitor neste instante?\nA) 49 mJ\nB) 31 mJ\nC) 80 mJ\nD) 0,13 J\nE) 62 mJ\n\nENERGIA TOTAL U=1/2 CV² = 1/2 (C) V²(200)² \nU= 1/2 (4x10^(-6) F)(4x10^2 80=80mJ\nENERGIA NO INDUTOR QUANDO O CORRENTE É U=L1 I²=1/2 0.2(9)²=49mJ\nENERGIA NO CAPACITOR. NESTO IMPORTANTE Uc=U-U1=80-49=31mJ 12) (0,5 ponto) No circuito ilustrado na questão 11), tanto a indutância (L) do indutor quanto a capacitância (C) do capacitor são alteradas. As alternativas abaixo representam as variações na indutância e na capacitância. Assinale aquela que reduzirá a frequência de oscilação da corrente no circuito.\nA) L/2 e C/2\nB) L/2 e 2C\nC) 2L e C/2\nD) 2L e 2C\nE) 2L e C\n\nw = √(1/LC) \nW REDUZIDA SE LC AUMENTAR 13) (0,5 ponto) Um capacitor de capacitância 62,5 µF, foi ligado em série com um resistor de 30 Ω e um gerador de corrente alternada que imprime uma tensão variável neste circuito dada por V(t)=90xcos(400t) [V]. Determina a função que descreve a forma com que a corrente de deslocamento está variando com o tempo entre as placas do capacitor:\nA) I(t)=3,8cos(67t) [A]\nB) I(t)=3,0xsen(400t+ϕ) [A] onde tanϕ=4/3\nC) I(t)=3,0xsen(400t-ϕ) [A]\nD) I(t)=3,0xsen(400t) [A]\n\n14) (0,5 pontos) No circuito RLC da figura, R=400Ω, L=1H, C=10µF e Vem=14cos(500t) volt. Determine o valor da impedância do circuito.\nA) 100Ω\nB) 200Ω\nC) 300Ω\nD) 400Ω\n\n15) (0,5 ponto) Uma bobina retangular condutora formada por 30 espiras, resistência total R=50Ω, largura w=30cm e comprimento L=50cm é empurrada para a direita com uma força constante entrando numa região de campo magnético B=500mT, como é mostrado na figura. Qual deve ser o valor da força aplicada para que uma corrente de 2,04 apareça na bobina e qual o sentido desta corrente induzida?\nA) 9 ON, corrente no sentido horário.\nB) 9 ON, corrente no sentido anti-horário.\nC) 3 ON, corrente no sentido horário.\nD) 3 ON, corrente no sentido anti-horário.\nE) 5 ON, corrente no sentido horário. 19) (0,5 ponto) Considere o circuito de um rádio FM mostrado na figura abaixo, com L = 5,0 nH, C = 5,0 nF e R = 50,0 Ω. Determine o valor aproximado da frequência de onda em que o rádio se encontra sintonizado. (usar π ≈ 3)\n\nA) 10 MHz\nB) 90,0 MHz\nC) 66 MHz\nD) 33 MHz\nX) 14 MHz\n\nω = 1 / √(LC) = 1 / √(5×10^−9 × 5×10^−9) = 10^7 rad/s\n\nf = ω / (2π) = (10^7) / (6×5) = 10 / 30 × 1000 × 10^6 = 33 MHz\n\n20) (0,5 ponto) Qual das seguintes desigualdades não podem nunca ocorrer em um circuito RLC em série?\nA) (ΔV)Lmax > Δs pode\nB) (ΔV)Cmax = ΔV pode\nC) (ΔV)Lmax > ΔVmax mas pode\nD) (ΔV)Cmax < (ΔV)max pode\nE) (ΔV)max > (ΔV)min pode