Atividade de Física 3

Universidade Federal de Sergipe Departamento de Física Comp Curricular Física 3 Turma M03 T04 Prof José Anselmo da Silva Santos Unid Curricular 3ª Unidade Conteúdo Lei de Ampere 3ª Lista Lei de Ampere 289 Um fio retilíneo conduz uma corrente de 100 A conforme Figura ABCD é um retângulo com um ponto D no meio de um segmento de 110 mm do fio e um ponto C no fio Determine o módulo do campo magnético produzido por esse segmento a no ponto A b no ponto B c no ponto C 2813 Um fio que conduz uma corrente de 280 A é dobrado até formar um ângulo reto Considere dois segmentos de 200 mm de fio cada qual a 300 cm da dobra Figura abaixo Determine o módulo do campo magnético que esses dois segmentos produzem no ponto P equidistante de ambos 2821 Um fio retilíneo longo está situado sobre o eixo Oy conduz uma corrente I 800 A no sentido Oy Figura ao lado Além do campo magnético produzido pelo fio existe um campo magnético uniforme B0 150 106 T apontando no sentido Ox Calcule o módulo do campo magnético total nos seguintes pontos sobre o plano xz a x 0 z 100 m b x 100 m z 0 c x 0 z 025 m 2823 Dois fios longos retilíneos e paralelos estão separa dos por uma distância de 100 cm e conduzem correntes iguais de 400 A no mesmo sentido como indica a Figura Determine o módulo do campo magnético a no ponto P1 que é o ponto médio entre os fios b no ponto P2 250 cm à direita de P1 c no ponto P3 200 cm diretamente acima de P1 2825 Quatro linhas de força longas e paralelas conduzem correntes de 100 A Um diagrama de seção reta dessas linhas é um quadrado com 200 cm de cada lado Para cada um dos três casos indicados na Figura abaixo calcule o campo magnético no centro do quadrado 2827 Dois fios isolados muito longos perpendiculares entre si no mesmo plano transportam correntes conforme mostra a Figura ao lado Determine o módulo do campo magnético total que esses fios produzem nos pontos P e Q se a corrente de 100 A se desloca a para a direita b para a esquerda 2834 Determine o módulo a direção e o sentido do campo magnético resultante produzido no ponto P pela corrente que passa na seção semicircular do fio indicado na Figura ao lado Dica a corrente que passa na seção retilínea do fio produz algum campo magnético no ponto P 2835 Calcule o módulo do campo magnético resultante produzido no ponto P da Figura abaixo em função de R I1 e I2 O que sua expressão fornece quando I1 I2 2840 A Figura ao lado mostra a seção reta de diversos condutores que conduzem correntes que atravessam o plano da figura Os módulos das correntes são I1 40 A I2 60 A e I3 20 A e os sentidos das correntes são indicados na figura Quatro trajetórias indicadas pelas letras de a até d são mostradas na figura Qual é o valor da integral de linha para cada trajetória Cada integral envolve seguir o percurso no sentido antihorário Explique suas respostas 2841 No interior de uma curva fechada existem diversos condutores A integral de linha em torno da curva é igual a 383 104 T m determine a Qual é a corrente total que passa nos condutores b Se você fizesse a integral percorrendo a curva em sentido contrário qual seria o valor da integral Explique Ep01 Uma espira quadrada de lado a conduz uma corrente elétrica Usando a lei de Ampere versão calculo diferencial e integral calcule a o campo magnético no centro desta espira b Calcule a circulação do campo magnético B ao longo de um dos lados da espira Ep02 Uma espira circular de raio R conduz uma corrente elétrica Usando a lei de Ampere versão calculo diferencial e integral calcule a o campo magnético no centro desta espira b Calcule a circulação do campo magnético B ao longo da espira Ep03 Um solenoide de comprimento L e raio R é composto por N espiras de fio condutor Se uma corrente elétrica flui pelo solenoide Calcule a o campo magnético no centro deste solenoide em função do tempo b Calcule a circulação do campo magnético B ao longo do solenoide 2845 Um solenoide com 35 cm de comprimento contendo 450 bobinas circulares com 20 cm de diâmetro conduz uma cor rente de 175 A a Qual é o campo magnético no centro do solenoide a 10 cm das bobinas b Suponha que agora estiquemos as bobinas para formar um fio muito longo conduzindo a mesma corrente de antes Qual é o campo magnético a 10 cm do centro do fio É o mesmo que o do item a Por quê 2849 Um campo magnético de 372 T foi obtido no Francis Bitter National Magnetic Laboratory do MIT Determine a cor rente necessária para atingir esse campo a a 20 cm de um fio longo e retilíneo b no centro de uma bobina circular de raio igual a 420 cm com 100 espiras c próximo do centro de um solenoide com 240 cm de raio 320 cm de comprimento e 40000 espiras 2851 Um anel de madeira com diâmetro médio igual a 140 cm é enrolado de modo compacto com 600 espiras for mando um enrolamento toroidal Determine o campo magnético em um ponto situado no centro da seção reta das espiras quando a corrente que passa no enrolamento é de 0650 A 2869 Um fio retilíneo longo com seção reta circular de raio R conduz uma corrente I Suponha que a densidade de corrente não seja constante ao longo da seção reta do fio porém varie de acordo com a relação em que a é uma constante a Sabendo que a integral de ao longo da seção reta do fio fornece a corrente total I determine a constante a em termos de I e de R b Use a lei de Ampère para determinar o campo magnético Br para i e ii Forneça suas respostas em função de I 2853 Um solenoide longo com 60 espiras por centímetro conduz uma corrente igual a 015 A O fio das espiras é enrolado em torno de um núcleo de aço com silício Km 5200 O fio do solenoide é envolvido por uma camada de isolante de modo que nenhuma corrente flua para o núcleo a Para um dado ponto no interior do núcleo determine o módulo i do campo magnético produzido pela corrente que passa no solenoide ii da magnetização e iii do campo magnético resultante b Faça um esboço mostrando o solenoide e o núcleo e indique as direções e os sentidos dos vetores e no interior do núcleo do solenoide 2872 Uma espira circular possui raio R e conduz uma cor rente I2 no sentido horário Figura ao lado O centro da espira está a uma distância D acima de um fio longo retilíneo Qual o módulo da corrente I1 no fio quando o campo magnético no centro da espira é nulo Universidade Federal de Sergipe Departamento de Física Componente Curricular Física 3 Turma T03 e T04 Prof José Anselmo da Silva Santos Unidade Curricular 2ª Unidade Conteúdo Campo magnético de cargas em movimento Exercício de aula Ex01 Uma carga 𝑞 1 𝜇𝐶 se move com velocidade 𝑣 3𝑖 4𝑗 106 𝑚 𝑠 e está localizada na origem no instante considerado Calcule o campo magnético no ponto 𝑃002 Ex02 Uma carga 𝑞 3 𝜇𝐶 se move com velocidade 𝑣 5 106𝑖 𝑚 𝑠 paralela ao plano xy Calcule o vetor campo magnético no ponto 𝑃001 𝑚 no instante em que a carga passa pela origem Ex03 Uma carga 𝑞 2 𝜇𝐶 se move sobre uma circunferencia no plano xy com velocidade constante 𝑣 106𝑖 𝑚 𝑠 Calcule o vetor campo magnético no ponto 𝑃001 𝑚 no instante em que a carga passa pelo ponto 𝑃0 10 𝑚 Ex04 Uma carga 𝑞 1 𝜇𝐶 se move no plano xy de acordo com a equação 𝑟𝑡 𝑡𝑖 𝑡2𝑗 em m e t em s Calcule o campo magnético 𝐵 no ponto 𝑃010 𝑚 no instante 𝑡 1 𝑠 a Calcule o vetor 𝑟 b Calcule o vetor velocidade 𝑣 c Calcule o vetor 𝑣 𝑟 d Calcule o vetor campo magnético 𝐵 Ex05 Uma carga 𝑞 2 𝜇𝐶 se move segundo a trajetória 𝑟𝑡 cos𝑡 𝑖 sin𝑡 𝑗 𝑡𝑘 em m e t em s Calcule o campo magnético 𝐵 no ponto 𝑃000 𝑚 no instante 𝑡 𝜋 a Calcule o vetor 𝑟 b Calcule o vetor velocidade 𝑣 c Calcule o vetor 𝑣 𝑟 d Calcule o vetor campo magnético 𝐵 Ex06 Uma carga 𝑞 5 𝜇𝐶 se move segundo a trajetória 𝑟𝑡 𝑡𝑖 2𝑡𝑗 3𝑡𝑘 em m e t em s Calcule o campo magnético 𝐵 no ponto 𝑃110 𝑚 no instante 𝑡 1 𝑠 a Calcule o vetor 𝑟 b Calcule o vetor velocidade 𝑣 c Calcule o vetor 𝑣 𝑟 e Calcule o vetor campo magnético 𝐵 Universidade Federal de Sergipe Departamento de Física Componente Curricular Física 3 Turma T03 e T04 Prof José Anselmo da Silva Santos Unidade Curricular 2ª Unidade Conteúdo Força magnética sobre fios condutores Exercício de aula Ex01 Força magnética sobre um fio retilíneo em campo uniforme Um fio condutor fino de 2 m está disposto ao longo do eixox conduz uma corrente de 2 A no sentido crescente do eixo O campo magnético na região é B 2 T aplicado ao longo do eixoz Calcule a força magnética total sobre o fio utilizando o cálculo diferencial e integral Ex02 Força magnética sobre um fio retilíneo em campo uniforme Um fio condutor fino está disposto ao longo da reta definida pela equação paramétrica r tî tj conduz uma corrente de 2 A no sentido crescente da curva O campo magnético na região é B 2 T aplicado ao longo do eixoz Calcule a força magnética total sobre o fio Obs os portadores de carga se deslocam 2 s ao longo fio Ex03 Força magnética sobre um fio curvo em campo uniforme Um fio condutor fino está disposto ao longo da curva definida pela equação paramétrica r tî t2ĵ conduz uma corrente de 2 A no sentido crescente da curva O campo magnético na região é B 2 T aplicado ao longo do eixoz Calcule a força magnética total sobre o fio Obs os portadores de carga se deslocam 2 s ao longo fio Ex04 Força magnética sobre um fio curvo em campo variável Um fio condutor fino está disposto ao longo da reta definida pela equação paramétrica r t t2 0 conduz uma corrente de 2 A no sentido crescente da curva O campo magnético na região é B 00x Calcule a força magnética total sobre o fio Obs os portadores de carga se deslocam 2 s ao longo fio Ex05 Força magnética sobre um fio curvo em campo variável Considere um fio em forma de espiral plana no plano xy com equação paramétrica r αt costî t sintĵ com t 0 2π e corrente I no sentido crescente de t Um campo magnético uniforme é aplicado B B₀k Calcule a força magnética total sobre o fio espiral Mostre o uso de cálculo vetorial em coordenadas polares Ex06 Um fio condutor retilíneo infinito conduz uma corrente I₁ ao longo do eixoz Uma espira circular de raio R com corrente I₂ está no plano xy centrada no ponto a00 Utilizando a força dF IdL B e o campo gerado pelo fio infinito calcule a força total sobre espira Discuta se há componentes de força resultante eou torque Ex07 A Figura mostra um plano xy que cortado perpendicularmente por dois fios longos paralelos cada um deles conduzindo uma corrente I porém em sentidos contrários a Determine a intensidade do campo magnético nos pontos P₁ P₂ e P₃ b Determine uma expressão para o campo magnético em algum ponto no eixo OX à direita do fio 2