Em um laboratório de uma escola pública, estudantes investigam o funcionamento de geradores elétricos. Uma…

Questão

Em um laboratório de uma escola pública, estudantes investigam o funcionamento de geradores elétricos. Uma espira condutora quadrada, de uma única volta e área total de 0,020 m², movimenta-se com velocidade constante de 3,0 m/s ao atravessar a fronteira de uma região onde existe um campo magnético uniforme de intensidade 0,40 T. O plano da espira é perpendicular às linhas do campo, e a espira entra na região magnética perpendicularmente à sua própria lateral, de modo que, durante a entrada, a área da espira imersa no campo aumenta continuamente. Considere que a resistência elétrica do circuito é desprezível e que a velocidade é perpendicular à lateral que atravessa a fronteira. No instante em que a espira está parcialmente imersa no campo magnético, qual é, aproximadamente, o módulo da força eletromotriz induzida?

1. A) 0,09 V
2. B) 0,06 V
3. C) 0,34 V
4. D) 0,17 V
5. E) 0,24 V

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. Identificar o fenômeno. Como a espira entra na região com campo uniforme e a área imersa aumenta, há variação do fluxo magnético e surge uma força eletromotriz induzida. Pela lei de Faraday-Neumann, E = -dΦ/dt, e como Φ = B·A_imersa, a derivada depende apenas do comprimento da lateral que está dentro do campo, perpendicular à velocidade.
2. Achar o lado da espira. Como a espira é quadrada, com área total de 0,020 m², o lado é L = raiz de 0,020 ≈ 0,1414 m.
3. Calcular a força eletromotriz. Como a lateral que cruza a fronteira tem comprimento L e a velocidade é perpendicular a ela, a fórmula é E = B·L·v. Substituindo: E = 0,40 × 0,1414 × 3,0 ≈ 0,17 V.
4. Conferir com o gabarito. O resultado coincide com a alternativa D, que é a correta. O gabarito oficial está coerente com a resolução.
5. Por que as outras estão erradas. A (0,09 V) corresponde a usar metade do lado; B (0,06 V) decorre de tomar um comprimento incorreto; C (0,34 V) é o dobro do valor correto, como se as duas laterais estivessem no campo; E (0,24 V) resulta de usar 0,2 m como lado, uma aproximação indevida da raiz de 0,02.

💡 Dica: Aplique a fórmula da f.e.m. induzida.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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