Fisica3 (Eletromagnetismo)

284 CAPÍTULO 30
• •77 As duas bobinas da Fig. 30-68 têm indutâncias L 1 e L 2 quando
estão muito afastadas. A indutância mútua é M. (a) Mostre que
a combinação que aparece na figura pode ser substituída por uma
indutância equivalente dada por
L eq = L 1 + L 2 + 2M.
(b) De que forma as bobinas da Fig. 30-68 podem ser ligadas para
que a indutância equivalente seja
Lcq = L 1 + L 2 - 2M?
- H[Dj
D
: CD~ ®
(Este problema é uma extensão do Problema 47, na qual a condição
de que as bobinas estejam muito afastadas foi suprimida.) Figura 30-70 Problema 81. (b)
1
1
l _
1
1
__ J_ ____ _
(a)
Figura 30-68 Problema 77.
Problemas Adicionais
78 No instante t = O, uma diferença de potencial de 12,0 V é aplicada
bruscamente a uma bobina que possui uma indutância de 23,0
mH e uma resistência desconhecida R. No instante t = 0,150 ms, a
coJTente na bobina está variando a uma taxa de 280 Ais. Determine
o valor de R.
79 Na Fig. 30-69, a fonte é ideal,~ = 10 V, R 1
= 5,0 Q , R 2 = 10
Q e L = 5,0 H. A chave S é fechada no instante t = O. Determine,
logo depois do fechamento da chave, (a) i 1 ; (b) i 2 ; (c) a corrente i 5 na
chave; ( d) a diferença de potencial V 2 entre os terminais do resistor
2; (e) a diferença de potencial VL entre os terminais do indutor; (f)
a taxa de variação dizf dt. Determine também, muito tempo após o
fechamento da chave, (g) i 1 ; (h) i 2 ; (i) i 5 ; (j) V 2 ; (k) VL; (1) di/ dt.
82 Um campo magnético uniforme B é perpendicular ao plano
de uma espira circular de raio r. O módulo do campo varia com o
tempo de acordo com a equação B = B 0
e-,t., onde B 0 e T são constantes.
Escreva uma expressão para a força eletromotriz na espira
em fun ção do tempo.
83 A chave S da Fig. 30-61 é fechada no instante t = O, fazendo
com que a coJTente comece a aumentar no indutor de 15,0 mH e
no resistor de 20,0 Q. Em que instante a força eletromotriz entre os
terminais do indutor é igual à diferença de potencial entre os terminais
do resistor?
84 A Fig. 30-71a mostra duas regiões circulares concêntricas
nas quais campos magnéticos uniformes podem variar. A região
1, com um raio r 1
= 1,0 cm, possui um campo magnético B 1
dirigido
para fora do papel cujo módulo está aumentando. A região
2, com um raio r 2 = 2,0 cm, possui um campo magnético Ê 2 dirigido
para fora do papel que também pode estar variando. Um anel
condutor de raio R, concêntrico com as duas regiões, é instalado
e a força eletromotriz no anel é medida. A Fig. 30-71h mostra a
força eletromotriz ~ em função do quadrado R 2 do raio do anel,
para O < R < 2,0 cm. A escala do eixo vertical é definida por ~. =
20,0 nV. Determine os valores das taxas (a) dB/dt e (b) dB/ dt.
(c) O módulo de Ê 2 está aumentando, diminuindo ou permanece
constante?
Figura 30-69 Problema 79.
80 Na Fig. 30-6 1, R = 4,0 kQ, L = 8,0 µH e a força eletromotriz
da fonte ideal é ~ = 20 V. Quando tempo após a chave ser fechada
a corrente atinge o valor de 2,0 mA?
81 A Fig. 30-70a mostra uma espira retangular de resistência
R = 0,020 Q , altura H = 1,5 cm e comprimento D = 2,5 cm, que é
puxada com velocidade escalar constante v = 40 cm/s e passa por
duas regiões onde existem campos magnéticos uniformes. A Fig.
30-70h mostra a corrente i induzida na espira em função da posição
x do lado direito da espira. A escala do eixo vertical é definida por
i, = 3,0 µ,A. Assim, por exemplo, uma corrente de 3,0 ~tA no sentido
horário é induzida quando a espira penetra na região 1. Determine
(a) o módulo e (b) o sentido (para dentro ou para fora do papel) do
campo magnético na região 1. Determine também (c) o módulo e
( d) o sentido do campo magnético na região 2.
Figura 30-71 Problema 84.
85 A Fig. 30-72 mostra um campo magnético uniforme B confinado
a um volume cilíndrico de raio R. O módulo de B está diminuindo
a uma taxa constante de 10 mT/s. Em termos dos vetores unitários,
determine a aceleração inicial de um elétron liberado (a) no ponto
(a )
(b)