ENEM - 2017 Para demonstrar o processo de transformação de energia mecânica em elétrica, um estudante constrói…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimativas, empregar instrumentos de medição e representar e interpretar modelos explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento de situações-problema sob uma perspectiva científica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
ENEM - 2017 Para demonstrar o processo de transformação de energia mecânica em elétrica, um estudante constrói um pequeno gerador utilizando: * \-um fio de cobre de diâmetro D enrolado em N espiras circulares de área A; * \-dois ímãs que criam no espaço entre eles um campo magnético uniforme de intensidade B; e * \-um sistema de engrenagens que lhe permite girar as espiras em torno de um eixo com uma frequência f. Ao fazer o gerador funcionar, o estudante obteve uma tensão máxima V e uma corrente de curto-circuito i. Para dobrar o valor da tensão máxima V do gerador mantendo constante o Valor da corrente de Curto i, o estudante deve dobrar o(a) Para dobrar o valor da tensão máxima V do gerador mantendo constante o Valor da corrente de Curto i, o estudante deve dobrar o(a)
- A) Número de espiras.
- B) Frequência de giro.
- C) Intensidade do campo magnético.
- D) Área das espiras.
- E) Diâmetro do fio.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- A tensão máxima do gerador vem da lei de Faraday: V = 2 pi f N B A, ou seja, V é proporcional a f, N, B e A. Passo 2: A corrente de curto-circuito é i = V/R, em que R é a resistência do fio. O fio tem comprimento total L = N x (2 raiz(pi A)), pois cada espira tem perímetro 2 raiz(pi A). Sua seção transversal é S = pi D^2/4. Logo R = rho L/S é proporcional a N raiz(A)/D^2, e i é proporcional a f B raiz(A) D^2 (o N se cancela). Passo 3: Queremos V dobrar com i constante. Dobrar N dobra V (V é proporcional a N) e também dobra R (R é proporcional a N), de modo que i = V/R permanece igual. Esta é a alternativa correta, A, e coincide com o gabarito. Passo 4: Por que as demais estão erradas. B: dobrar a frequência dobra V, mas também dobra i, pois i é proporcional a f. C: dobrar B dobra V e também dobra i, pois i é proporcional a B. D: dobrar A dobra V, mas a resistência aumenta com raiz(A), e a corrente i aumenta com raiz(A), então i não se mantém. E: dobrar o diâmetro não altera V e reduz R por um fator 4, multiplicando i por 4.
💡 Dica: Considere a relação entre tensão, corrente e resistência.
Alternativa por alternativa
Certa. Dobrar o número de espiras aumenta a tensão máxima V, pois a tensão é diretamente proporcional a N.
O aluno considera apenas a tensão, ignorando que a corrente de curto-circuito também depende da frequência de giro, já que i = V/R e V cresce com f enquanto R não muda.
O aluno acredita que aumentar o campo magnético aumenta só a tensão, sem perceber que a corrente de curto-circuito também cresce na mesma proporção, pois a resistência do fio não depende de B.
Por que engana: Confundir a relação entre tensão e número de espiras, achando que frequência ou área influenciam diretamente na tensão máxima.
O aluno foca apenas no aumento da área da espira, que dobra a força eletromotriz, e esquece que a área também aumenta o comprimento do fio e, portanto, a resistência, o que faz a corrente mudar.
O aluno imagina que o diâmetro do fio não tem relação com o funcionamento elétrico do gerador, sem notar que um fio mais grosso tem menor resistência e, por isso, aumenta a corrente de curto-circuito.
Raio-X da questão
Lei de Ohm
avaliacao
Lei de Ohm · campo magnetico e geradores
Revisar a Lei de Ohm e suas aplicações.
Confundir a relação entre tensão e número de espiras, achando que frequência ou área influenciam diretamente na tensão máxima.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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