UNIVER SIDADE DA BEIRA INTERIOR
Cursos: Licªs em Engª Têxtil, Engª do Papel, Engª Química, Engª Civil,
Engª Electromecânica, Engª da Produção e Gestão Industrial, Engª Aeronáutica, Engª Mecânica e Engª Electrotécnica Disciplina: FÍSICA III (Electromagnetismo)
Exame: 1ª Chamada Ano Lectivo: 2006/2007
Data: 29 de Junho de 2007 às 14 h 30 min
PARTE TEÓRICA (10 valores)
Nota: Leia com MUITA ATENÇÃO o enunciado, JUSTIFICANDO as suas respostas. Entregue em folhas separadas da parte teórico-prática. Basta indicar os cálculos
a efectuar. 1.
(a) É dado u m condensador plano preen chido por ar, cuja permitividade é
εo. Sendo S a área de cada armadura e d a distância entre elas, de que
formas poderá aumentar a capacidade do condensador?
(b) Explique o que entende por gerador d e corrente real. Represente
graficamente e explique a sua característica corrente versus tensão. Em que condições este gerador poderá fornecer ou receber energia?
2.
(a) Explique convenientemen te a acção de um camp o magnético sobre u ma
corrente eléctrica.
(b) Explique convenientemente a lei da indução electro magnética.
Relacione-a com uma das equações de Maxwell na forma local.
3.
Escolha uma e apenas uma das seguintes questões:
(a) Explique convenientemen te a lei de Ampère. Relacione-a co m uma das
equações de Maxwell na forma local.
(b) Calcule o v alor eficaz d e uma tensão periódica do tipo onda quadrada
com valor máximo Vm a x e período T.
(c) Explique o que entende por regime tran sitório , regime livre e regime
forçado para o caso da carga dum condensador num circuito RC com gerador.
2 4.
Escolha uma e apenas uma das seguintes questões: Explique o que entende por:
(a) densidad e espacial de energia electromagnética we m, e indique as suas dimensões no Sistema Internacional.
(b) índice de refracção n de um meio com p ermitividade eléctrica ε e
permeabilidade magnética μ .
(c) onda electro magnética plana, monocro mátic a, co m polarização linear. PARTE TEÓRICO-PRÁTICA - (10 valores)
3. Considere um condutor cilíndrico, infinito, de raio R, percorrido por uma corrente
cuja densidade é kˆ r J J= 0 r
paralela ao seu eixo, com J0 constante. Determine:
a) O vector campo de indução magnética no interior do condutor; b) O vector campo de indução magnética no exterior do condutor.
4. Considere um gerador constituído por 1000 voltas de fio dobrado em espiras
quadradas de50/ π cm, colocadas totalmente dentro de um campo magnético
uniforme de 5 T. Determine qual será o valor máximo da força electromotriz produzida quando a s espiras rodarem em torno de um eixo perpendicular ao campo, com uma frequência de 600 rpm.
1. Considere condensador cilíndrico representado na figura. Admita que o espaço compreendido entre os dois condutores é preenchido com um dieléctrico homogéneo de permitividade ε e que o condutor interior está carregado com uma carga total Q. Utilizando a Lei de Gauss, determine:
a) Os vectores deslocamento eléctrico, Dr, e polarização, Pr em
todos os pontos do espaço;
b) A densidade espacial e superficial de carga de polarização; a) A capacidade do condensador.
2. Considere o circuito da figura a funcionar em regime estacionário
de corrente. Considere que R1 = R2 = R3 = R4 = 1kΩ,
V = 100 V e C = 1 pF. Após ter sido atingido o equilíbrio, determine:
b) A intensidade da corrente que atravessa a resistência R3;
5.
a) Considere um fio de cobre (φ = 3,00 mm, R = 1,00 Ω por 500 m) que conduz uma corrente de 25,0 A. Determine a intensidade do vector de Poynting num ponto sobre a superfície do fio.
b) Uma resistência de 2,00 kΩ é ligada, em série, a um condensador. Num determinado instante, estes dois elementos são ligados a uma força electromotriz de 15,0 V. Ao fim de 1,25 μs, verifica-se que a diferença de potencial aos terminais do condensador é de 5,00 V. Determine a constante de tempo característica do circuito e a capacidade do condensador.
4 FORMULÁRIO p = 10-12, n = 10-9, μ = 10-6, m = 10-3, c = 10-2, d = 10-1, da = 101, h = 102, k = 103, M = 106, G = 109, T = 1012. 1/4πε0 = 9 x 109 Nm2 C-2
