Em uma aula experimental, estudantes analisam um motor de corrente contínua cujo rotor está inicialmente…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma aula experimental, estudantes analisam um motor de corrente contínua cujo rotor está inicialmente parado. Nesse instante, a força contraeletromotriz pode ser desprezada. O campo magnético do estator permanece constante, assim como a resistência elétrica de 4,0 O da bobina do rotor. A força magnética sobre um trecho de fio da bobina é dada por F = B·I·L, em que B e L são constantes. Ao realizar o primeiro teste, a turma aplica uma tensão de 6,0 V; em seguida, repete o teste aplicando 12,0 V, mantendo as demais condições inalteradas. Com base no modelo descrito, o que acontece com a força magnética sobre o trecho de fio da bobina quando a tensão aplicada passa de 6,0 V para 12,0 V?
- A) A força magnética se torna nula.
- B) A força magnética diminui.
- C) A força magnética inverte o sentido.
- D) A força magnética dobra.
- E) A força magnética permanece constante.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Como o rotor está parado, não há força contraeletromotriz, então a única oposição à corrente é a resistência da bobina, de 4,0 ohms. Pela lei de Ohm, a corrente é I = V/R. Passo 2: Com 6,0 V, a corrente é I1 = 6,0/4,0 = 1,5 A. Passo 3: Com 12,0 V, a corrente é I2 = 12,0/4,0 = 3,0 A, ou seja, a corrente dobra. Passo 4: Como F = B·I·L, com B e L constantes, a força é diretamente proporcional à corrente. Logo, se a corrente dobra, a força magnética também dobra, passando de F1 = B·1,5·L para F2 = B·3,0·L. Passo 5: Portanto, a alternativa D está correta e coincide com o gabarito oficial. Passo 6: A alternativa A está errada, pois a força só seria nula sem corrente, e a corrente aumenta. A alternativa B está errada, pois a força aumenta com a tensão, não diminui. A alternativa C está errada, pois o sentido da força depende do sentido da corrente e do campo, que não mudam neste teste. A alternativa E está errada, pois a força depende da corrente, que varia com a tensão.
💡 Dica: Considere a relação entre tensão e força magnética.
Alternativa por alternativa
O aluno pode imaginar que, ao aumentar a tensão, o motor passa a girar e cancela a força, ou que a força só existe com o rotor em movimento. Ele ignora que, com o rotor parado, a corrente é máxima e a força é diretamente proporcional a ela.
Por que engana: Confundir a relacao entre tensao e corrente, achando que a forca magnetica diminui ou permanece constante com o aumento da tensao.
O aluno pode associar mais tensão a mais resistência ou a uma corrente menor, confundindo o efeito da tensão sobre a corrente com a ideia de que o motor 'trabalha menos' quando é mais alimentado. Não percebe que a resistência fixa de 4,0 ohms faz a corrente aumentar proporcionalmente à tensão.
O aluno pode pensar que aumentar a tensão inverte o sentido da corrente ou da força, por confundir a polaridade da fonte com a magnitude da tensão. Ele não considera que, mantidas as polaridades, o sentido da força permanece o mesmo.
Como o rotor está parado, a força contraeletromotriz é desprezada. Pela lei de Ohm, a corrente inicial é I = 6,0/4,0 = 1,5 A e a final é I = 12,0/4,0 = 3,0 A. Portanto, a corrente dobra. Como B e L permanecem constantes e F = B·I·L, a força magnética também dobra.
O aluno pode supor que, como o campo do estator e as dimensões B e L são constantes, a força também é constante. Esquece que a corrente, que é a grandeza variável, aparece na fórmula F = B·I·L e depende da tensão aplicada.
Raio-X da questão
força magnética em circuitos
avaliacao
forca magnetica · relacao tensao corrente
Revisar a relação entre tensão e força magnética em motores.
Confundir a relacao entre tensao e corrente, achando que a forca magnetica diminui ou permanece constante com o aumento da tensao.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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