Questões BNCC EM13CNT107

— Os refletores do palco precisam operar em 24 V de corrente alternada, mas a rede do teatro fornece 220 V — explicou a técnica ao orientar a substituição do transformador danificado. Para manter o isolamento elétrico e evitar o uso de resistores que desperdicem energia, será empregado um transformador ideal. A bobina ligada à rede possui 1 100 espiras. Nos transformadores ideais, os valores eficazes das tensões e os números de espiras obedecem à relação Vs/Vp=Ns/Np, em que os índices s e p indicam, respectivamente, as bobinas secundária e primária. O novo componente deve fornecer a tensão adequada aos refletores sem alterar a frequência da rede.

Analise as informações do texto e determine a quantidade de espiras necessária na bobina secundária do transformador.

— O portão deve começar a subir mesmo quando estiver mais pesado pela chuva? — perguntou a moradora ao técnico. No protótipo fictício de um acionador, a engrenagem do portão exige, no instante de partida, torque mínimo de 0,48 N m. O motor possui uma bobina de 120 espiras, área de 1,0 x 10^-2 m2 e corrente de 2,0 A, inserida em campo magnético uniforme de 0,20 T. Na posição inicial, o ângulo theta entre a normal da bobina e o campo é de 90 graus. Para essa configuração, o torque é calculado por torque = N x B x I x A x sen(theta). Um comutador inverte o sentido da corrente a cada meia volta, para que o torque continue favorecendo o mesmo sentido de rotação após a partida.

Analise os dados do acionador e conclua sobre o torque máximo produzido pela bobina na posição inicial e sua capacidade de iniciar o movimento do portão.

Técnicos montam, em uma oficina comunitária, um carregador para alimentar um pequeno motor de corrente alternada de uma maquete. A rede elétrica disponível fornece tensão alternada de 120 V, mas o motor deve receber 6,0 V para operar sem danos. Será usado um transformador ideal, cujo enrolamento primário possui 2 000 espiras e será ligado à rede. Para esse dispositivo, as tensões e os números de espiras obedecem à relação V_s/V_p = N_s/N_p, em que os índices p e s indicam os enrolamentos primário e secundário, respectivamente. Antes da montagem, os técnicos precisam definir o enrolamento secundário.

Elabore a especificação do enrolamento secundário que permite fornecer ao motor a tensão indicada no texto.

Ao organizar materiais em uma bancada de laboratório escolar, duas esferas metálicas pequenas são aproximadas sem encostar. A esfera A está eletrizada positivamente e a esfera B, negativamente. Ao serem colocadas uma diante da outra, observa-se deslocamento espontâneo no sentido de se aproximarem.

Com base na situação descrita, que relação entre as cargas explica o movimento observado entre as esferas?

No fim da tarde, a comissão de um centro comunitário testou a iluminação de uma quadra recém-reformada. Um refletor deve operar com potência de 600 W em 120 V e ficará a 200 m do quadro de distribuição. O cabo de ida e volta até o refletor, nessa distância, tem resistência elétrica total de 2,0 ohm.

Um eletricista sugeriu instalar, junto ao quadro, um transformador ideal que eleve a tensão de 120 V para 600 V e, próximo ao refletor, outro transformador ideal que reduza de 600 V para 120 V, mantendo a mesma potência no refletor. A intenção é diminuir as perdas por aquecimento (efeito Joule) no cabo que liga o quadro ao refletor.

Com base no texto, conclua a corrente no cabo e a potência dissipada nele quando os transformadores ideais são usados para alimentar o refletor.

— O amplificador do show é de 127 V, mas o barco só tem um gerador de 12 V em corrente alternada — reclamou a técnica de som, ao montar a aparelhagem.

Para evitar levar outro equipamento, o eletricista sugeriu usar um transformador, considerando-o ideal (sem perdas). No ensaio, mediu-se que o amplificador, quando ligado na rede de 127 V, consome potência elétrica de 240 W. O gerador disponível fornece 12 V (valor eficaz) a 60 Hz, e deve alimentar o amplificador por meio do transformador durante a apresentação.

Como o espaço no painel é pequeno, a equipe também se preocupa com aquecimento dos fios do transformador e com a escolha adequada do enrolamento que ficará ligado ao gerador.

Com base nas informações do texto, conclua como devem ser, no enrolamento ligado ao gerador, a quantidade de espiras e a espessura do fio, em comparação ao enrolamento ligado ao amplificador.

Uma espira plana pode ser colocada em duas posições diante de um campo magnético uniforme: em uma delas, o campo atravessa a espira perpendicularmente; na outra, o campo fica paralelo ao plano da espira. Em ambos os casos, o módulo do campo é o mesmo e não há movimento da espira.

— Em qual posição a indução eletromagnética pode ocorrer quando o campo se mantém constante no tempo?

Portões automáticos de alguns laboratórios usam sensores magnéticos para detectar a aproximação de uma peça metálica ou de um ímã acoplado ao sistema. Quando o ímã se desloca, o campo magnético local varia e o circuito eletrônico recebe um sinal.

— Que relação entre a variação magnética e o sinal elétrico é usada nesse tipo de sensor?