Questões Militares Sobre indução e transformadores elétricos em física

Uma sonda composta por um conjunto de m espiras de raio r e colocada no interior de um solenoide de n espiras circulares e comprimento L. O solenoide e conectado a um circuito C composto por uma fonte de tensão variável U e um resistor de resistência elétrica R. A tensão da fonte cresce linearmente com o tempo t, conforme a relação:

A sonda é conectada a um voltímetro e orientada de modo que o eixo axial de suas espiras seja paralelo ao campo magnético. Considere que R e muito maior do que a resistência/impedância proporcionada pelo solenoide e que a permeabilidade magnética do interior do solenoide é µ₀ . 




A magnitude da tensão medida pelo voltímetro e:

Uma espira retangular, de lados a e b, é feita de um metal de resistividade ρ e área transversal S. Ela se encontra na posição horizontal e será atravessada por um campo magnético vertical B cuja intensidade, em função do tempo, está mostrada no gráfico.

A intensidade da corrente elétrica induzida na espira, em cada intervalo de tempo destacado e em função dos dados fornecidos, será

Considere um circuito ôhmico com capacitância e autoindução desprezíveis. Através de uma superfície fixa delimitada por este circuito (Figura 1) aplica-se um campo magnético cuja intensidade varia no tempo t de acordo com o gráfico mostrado na Figura 2.

Nessas condições, a corrente induzida i no circuito esquematizado na Figura 1, em função do tempo t, é melhor representada pelo gráfico

Um transformador ideal, com 50 espiras no enrolamento primário e 2000 espiras no secundário, é alimentado com uma tensão alternada de 150V. Sendo a potência no primário igual a 3000W, qual dos equipamentos abaixo poderá ser ligado ao secundário sem se queimar?

Cada uma das figuras (1, 2, 3 e 4) a seguir indica uma espira condutora ideal e o sentido da corrente elétrica (i) induzida na espira. Cada figura indica também um ímã, seus polos (N = polo norte e S = polo sul) e o vetor deslocamento de aproximação ou afastamento do ímã em relação à espira.

Assinale a alternativa que indica as figuras que estão corretas conforme as Leis de Faraday e Lenz.

Analise as figuras abaixo.

Cada uma das figuras acima mostra uma bobina de 200 espiras e um ímã cujos polos estão alinhados com o eixo central da bobina. Sendo assim, assinale a opção correta.

Dois fios longos e retilíneos 1 e 2, fixos e paralelos entre si, estão dispostos no vácuo, em uma direção perpendicular a um plano α. O plano α contém o ponto C conforme representado no desenho abaixo. Os fios são percorridos por correntes elétricas constantes, de mesmo sentido, saindo do plano α para o observador. O fio 1 é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i₁=6 A e o fio 2 por uma corrente de intensidade i₂= 8 A. O módulo do vetor indução magnética resultante no ponto C devido às correntes i₁ e i₂ é
Dado: considere a permeabilidade magnética do vácuo igual a 4·π·10^-7 T·m/A.

Analise a figura abaixo.

A figura acima mostra uma espira retangular, de lados a=40 cm e b=20 cm, no instante t=0. Considere que a espira se move com velocidade v=5,0 cm/s, para a esquerda, perpendicularmente a um campo magnético uniforme de indução, B=2,0 T. Sabendo que a espira tem uma resistência de 20 Ω, qual é a intensidade, em ampère, da corrente elétrica na espira em t=3,0 s?

Um condutor retilíneo PT, de resistência R = 20,0 Ω, está em contato com um condutor de resistência desprezível e dobrado em forma de U, como indica a figura. O conjunto está imerso em um campo de indução magnética , uniforme, de intensidade 15.0 T, de modo que é ortogonal ao plano do circuito. Seu Demi, um operador, puxa o condutor PT, de modo que este se move com velocidade constante como indica a figura, sendo v = 4.0 m/s. Determine a força eletromotriz induzida no circuito e o valor da força aplicada por seu Demi ao condutor PT.

Um tenente da EFOMM construiu um dispositivo para o laboratório de Física da instituição. O dispositivo é mostrado na figura a seguir. Podemos observar que uma barra metálica, de 5 m de comprimento e 30 Kg, está suspensa por duas molas condutoras de preso desprezível, de constante elástica 500 N/m e presas ao teto. As molas estão com uma deformação de 100 mm e a barra está imersa num campo magnético uniforme de intensidade 8,0 T. Determine a intensidade e o sentido da corrente elétrica real que se deve passar pela barra para que as molas não alterem a deformação.

Dois fios longos de comprimento L conduzem correntes iguais, I . O primeiro fio é fixo no eixo x do sistema de referência enquanto o segundo gira lentamente com frequência angular w num plano paralelo ao plano xy, com seu ponto médio fixo em z = d, sendo d > 0. Supondo que os dois fios sejam paralelos com correntes no mesmo sentido em t = 0, e definindo K = μ₀I²L/(2πd), assinale a opção com a figura que melhor representa a dependência temporal da força F que o fio fixo exerce sobre o outro.

Uma espira retangular de 10 cm x 20 cm foi posicionada e mantida imóvel de forma que um campo magnético uniforme, de intensidade B=100 T, ficasse normal à área interna da espira, conforme figura a seguir. Neste caso, o valor da Força Eletromotriz Induzida nos terminais A e B da espira vale ____ V.

Os carregadores de bateria sem fio de smartphones, também conhecidos como carregadores wireless, são dispositivos compostos de bobina e ligados à rede elétrica, que carregam as baterias dos aparelhos apenas pela proximidade, através do fenômeno de indução eletromagnética. Para isso, o smartphone deve ser apto à referida tecnologia, ou seja, também possuir uma bobina, para que nela surja uma força eletromotriz induzida que carregará a bateria.

Se na bobina de um carregador (indutora), paralela e concêntrica com a bobina de um smartphone (induzida), passa uma corrente i = 2sen (4πt) , com t em segundos, o gráfico que melhor representa a força eletromotriz induzida (ε) na bobina do smartphone, em função do tempo (t) é

O físico James Clerk Maxwell propôs o conceito de corrente de deslocamento para tornar a Lei de Ampère consistente com o princípio de conservação da carga em casos em que a carga elétrica se acumula, como, por exemplo, num capacitor. Ele interpretou este fenômeno como um movimento real de cargas, mesmo no vácuo, onde ele supôs que corresponderia ao movimento de cargas de um dipolo no éter. Embora essa interpretação tenha sido abandonada, a correção de Maxwell à Lei de Ampère permanece válida (um campo elétrico variável produz um campo magnético). Para se obter uma corrente de deslocamento instantânea de 0,01 mA entre as placas de um capacitor, tendo o capacitor como pF a quinta parte de 2500, são necessários:

Sabemos que quando uma diferença de potencial é aplicada sobre um circuito há o surgimento de uma corrente elétrica induzida chamada força eletromotriz. A Lei de Faraday relaciona a força eletromotriz ε induzida na espira com a taxa de variação do fluxo magnético através desta espira. O fluxo magnético de uma espira quadrada de 2 cm de lado, colocada perpendicularmente às linhas de um campo magnético uniforme de intensidade 2 T, é:

Analise a figura abaixo.

A figura acima mostra uma espira condutora ideal, conectada às extremidades de um resistor R, imersa em um campo magnético B. O fluxo magnético através da espira varia no tempo de acordo com a expressão Ø_B(t) =0,2cos (120πT), onde Ø_B está em miliweber e t em segundos. Nas condições apresentadas pela figura, qual é o valor absoluto da diferença de potencial, em miliyolts, entre os pontos extremos do resistor no instante t= (1/240)s?

Analise a figura abaixo.

A figura mostra um fio reto e longo, transportando uma corrente I, que está no mesmo plano de uma espira quadrada de lado a=4,0cm. A espira está, inicialmente, a uma distância r_{o=2,0cm do fio e se move, perpendicularmente ao fio, com velocidade v=1,0cm/s. Sabendo que} φ_{o e} φ₂ são, respectivamente, os fluxos magnéticos através da espira nos instantes t=0 e t=2s, qual é a razão φ_{o e} φ_2?

Considere um indutor que tem a forma de um cilindro de 50cm de comprimento e um diâmetro de 4,0cm. Quando ele é alimentado por uma fem de 20V e sua corrente final é estabelecida, a energia armazenada pelo indutor fica limitada à sua região interna com uma densidade de 10³J/m³ . Sendo sua resistência elétrica igual a 5,0Ω , qual a indutância, em mH, do indutor?

Considere um fio retilíneo muito longo, de seção reta circular de raio R=0,2cm, por onde passa uma corrente i(t)=(2t-8), com t em segundos e i em ampères, uniformemente distribuída na área. No instante t=1s, o módulo, em tesla, do vetor campo magnético num ponto que dista 0,4cm do eixo longitudinal do fio é

Dados: μ_o é a constante de permeabilidade magnética; ε_{oé a constante de permissividade elétrica.}

Uma espira circular de raio R, ao ser percorrida por uma corrente elétrica de intensidade i, apresenta no seu centro um campo magnético de intensidade B. Se a intensidade da corrente elétrica aumentar 50% de seu valor e o raio da espira for reduzido para a sua quarta parte, a intensidade do novo campo magnético gerado no centro da espira passará ser igual a: