P3 de Física 3 - FIS1051 da PUCRIO - 2018.1

Uma espira é formada por duas partes: um trilho condutor em forma de U invertido, de largura , onde está colocado um resistor e uma haste horizontal condutora (sem massa) que desce em contato com o U invertido e sustenta uma massa (veja figura abaixo).

Esta espira (que está no plano vertical ) é perpendicular a um campo magnético . Suponha que não existam atritos mecânicos no problema.

1. Situação 1: . Encontre a velocidade final de descida, que é constante, para a massa .
2. Situação 2: . Considere, também, que no instante a haste horizontal que sustenta a massa está em uma posição tal que a área formada é igual a . Encontre e de modo que a massa fique sempre estacionária. OBS: Não se preocupe com o instante inicial.
3. Para os casos de a) e b), a corrente circula na espira no sentido horário ou anti-horário? Justifique suas afirmações.
4. Para o caso b), calcule a potência em função do tempo, para , realizada pelas correntes externas que geram o campo magnético, enquanto a massa fica estacionária.

Considere o circuito de corrente alternada da figura 1, onde a frequência angular da fonte é. A posição relativa dos fasores da fonte e da corrente é mostrada na figura 2. Com a adição de um indutor em série , a posição relativa dos fasores muda para a da figura 3.

Determine, justificando todas as respostas:

1. O valor da capacitância .
2. A amplitude da corrente na ausência da indutância .
3. O valor da resistência .
4. A potência média fornecida pela fonte sem a indutância
5. A potência média fornecida pela fonte com a indutância .
6. A potência média absorvida pelo resistor sem e com a indutância .

Considere o circuito da figura, onde os valores dos componentes são conhecidos: , , , e .

Fase 1: chave na posição A

Fase 2: chave na posição B

1. Encontre as intensidades e os sentidos (para cima ou para baixo) das correntes em , e imediatamente depois de fechar a chave S na posição A (início da fase 1).
2. Encontre as intensidades e os sentidos (para cima ou para baixo) das correntes em , e no final da fase 1.

Após um tempo muito longo, a chave S é colocada na posição B (fase 2).

3. Encontre as intensidades e os sentidos (para cima ou para baixo) das correntes que passam em , e imediatamente depois de fechar a chave S na posição B (início da fase 2).
4. Encontre as intensidades e os sentidos (para cima ou para baixo) das correntes que passam em , e no final da fase 2.
5. Encontre a energia dissipada em cada um dos resistores , e a partir do momento que a chave S é fechada na posição B e permanece nesta posição por um tempo muito longo. (Nota: pode deixar seu resultado em termos de frações numéricas, sem necessidade de calculá-las).