Em uma atividade de laboratório sobre a distribuição de energia elétrica, uma turma analisou um transformador…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Investigar e analisar o funcionamento de equipamentos elétricos e/ou eletrônicos e sistemas de automação para compreender as tecnologias contemporâneas e avaliar seus impactos sociais, culturais e ambientais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de laboratório sobre a distribuição de energia elétrica, uma turma analisou um transformador ideal ligado a uma rede de 220 V. No enrolamento de entrada, circulava uma corrente de 2,0 A. O transformador possuía metade do número de espiras no enrolamento de saída em relação ao de entrada. Desprezando perdas por aquecimento e outros efeitos, a potência elétrica transferida para o circuito de saída é igual à potência recebida na entrada. Com base nas informações do experimento, qual relação entre tensão e corrente é observada no enrolamento de saída desse transformador?
- A) A tensão é reduzida à metade e a corrente é duplicada.
- B) A tensão e a corrente são reduzidas à metade.
- C) A tensão é duplicada e a corrente é reduzida à metade.
- D) A tensão permanece igual e a corrente é duplicada.
- E) A tensão é reduzida à metade e a potência é duplicada.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique a relação de espiras. O enrolamento de saída tem metade das espiras do de entrada, ou seja, N2 = N1/2, então a razão de transformação N2/N1 é 1/2. Trata-se de um transformador abaixador.
- Calcule a tensão de saída. Em um transformador ideal, V2/V1 = N2/N1, logo V2 = 220 x 1/2 = 110 V. A tensão é reduzida à metade.
- Calcule a potência transferida. Na entrada, P = V1 x I1 = 220 x 2,0 = 440 W. Como não há perdas, a potência de saída também é 440 W.
- Calcule a corrente de saída. I2 = P/V2 = 440/110 = 4,0 A. A corrente é duplicada, pois a corrente varia na razão inversa da tensão, de modo que a potência se mantém.
- Compare com as alternativas. A alternativa A descreve exatamente o observado: tensão reduzida à metade (110 V) e corrente duplicada (4 A). Por isso, o gabarito oficial está correto.
- Por que as demais estão erradas: B reduz a corrente à metade, o que daria potência de 110 x 1 = 110 W, violando a conservação de energia; C inverte o sentido da transformação, pois a tensão duplicada exigiria mais espiras na saída; D mantém a tensão, o que contradiz a razão de espiras, e dobraria a potência; E afirma que a potência dobra, mas a potência deve permanecer em 440 W.
💡 Dica: Considere a relação entre tensão e corrente em um transformador.
Alternativa por alternativa
A tensão de saída é proporcional à razão entre o número de espiras dos enrolamentos. Como o enrolamento de saída possui metade das espiras, a tensão passa de 220 V para 110 V. Em um transformador ideal, a potência é conservada: Uentrada · Ientrada = Usaída · Isaída. Assim, 220 · 2,0 = 110 · Isaída, resultando em Isaída = 4,0 A. Portanto, a tensão é reduzida à metade e a corrente é duplicada.
O aluno supõe que, ao reduzir a tensão, a corrente também cai, como se as grandezas variassem no mesmo sentido. Não percebe que a corrente deve aumentar para manter a potência constante.
O aluno inverte a razão de transformação e trata o transformador como elevador de tensão. Com N2 = N1/2, a tensão de saída deveria ser reduzida, não duplicada.
O aluno acredita que a tensão de saída se mantém igual à de entrada, ignorando a relação entre o número de espiras. Ao dobrar a corrente sem reduzir a tensão, a potência de saída seria o dobro da de entrada, o que viola a conservação de energia.
O aluno calcula corretamente a tensão reduzida à metade, mas supõe que a potência dobra. Não aplica a hipótese de transformador ideal, sem perdas, em que a potência de saída é igual à de entrada.
Raio-X da questão
tensão e corrente
avaliacao
leis de circuitos eletricos · conservacao de energia
Revisar a relação entre tensão e corrente em circuitos elétricos.
Confundir a relacao entre tensao e corrente, pensando que a potencia aumenta ou diminui em transformadores ideais.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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