Em uma aula de Física, estudantes usam uma espira retangular de resistência constante, inicialmente fora de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma aula de Física, estudantes usam uma espira retangular de resistência constante, inicialmente fora de uma região onde existe um campo magnético uniforme, perpendicular ao plano da espira. A espira é puxada para dentro dessa região com velocidade constante. Durante a entrada, a área da espira que permanece dentro do campo aumenta uniformemente com o tempo. Despreze a autoindutância da espira e considere que o campo magnético permanece constante. Durante o intervalo em que a espira está parcialmente dentro da região de campo, qual é o comportamento da corrente elétrica induzida, de acordo com a lei de Faraday-Lenz?
- A) A corrente induzida tem intensidade constante e sentido contrário ao aumento do fluxo magnético.
- B) A corrente induzida mantém intensidade constante e sentido igual ao aumento do fluxo.
- C) A corrente induzida diminui continuamente e inverte seu sentido ao longo da entrada.
- D) A corrente induzida permanece nula enquanto a espira se move no campo.
- E) A corrente induzida aumenta continuamente e mantém o mesmo sentido.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique a grandeza que gera a corrente. O fluxo magnético é Φ = B·A(t), com B constante. Como a espira entra com velocidade constante v, a parte dentro do campo tem comprimento L_dentro = v·t, e a área A(t) = largura·v·t cresce linearmente com o tempo.
- Calcule a força eletromotriz induzida. Pela lei de Faraday, ε = dΦ/dt = B·(largura)·v. Essa taxa é constante, pois B, a largura da espira e v não mudam durante a entrada.
- Aplique a resistência constante. Pela lei de Ohm, i = ε/R. Como ε e R são constantes, a intensidade da corrente induzida também é constante durante todo o intervalo em que a espira está parcialmente dentro do campo.
- Aplique a lei de Lenz. Como o fluxo entrante aumenta, a corrente induzida gera um campo magnético que se opõe a esse aumento, ou seja, a corrente gira em sentido contrário ao que reforçaria a variação do fluxo. Assim, a alternativa A descreve corretamente o comportamento pedido, e concordo com o gabarito oficial.
- Analise as demais alternativas. B está errada porque o sentido da corrente não reforça o aumento do fluxo, pois Lenz exige oposição. C está errada porque a corrente não diminui nem inverte, já que ε e R são constantes. D está errada porque a corrente só é nula quando não há variação do fluxo, o que não ocorre na entrada parcial. E está errada porque a corrente não aumenta, pois a taxa de variação do fluxo é constante e não depende de a área crescer.
💡 Dica: Considere a lei de Faraday sobre indução eletromagnética.
Alternativa por alternativa
Enquanto a espira entra na região de campo, a área imersa no campo aumenta uniformemente. Como o campo é constante e perpendicular à espira, o fluxo magnético também aumenta a uma taxa constante. Pela lei de Faraday, a força eletromotriz induzida, e portanto a corrente, possui intensidade constante, já que a resistência não varia. Pela lei de Lenz, o sentido da corrente é tal que seu campo magnético se opõe ao aumento do fluxo externo.
O aluno acerta que a intensidade é constante, mas acredita que a corrente induzida reforça o aumento do fluxo. Ele não aplica a oposição prevista pela lei de Lenz.
Por que engana: Confundir o efeito do movimento da espira no campo magnético com a ausência de variação do fluxo magnético, levando a concluir que a corrente não muda.
O aluno supõe que a corrente diminui e inverte porque a área cresce, sem perceber que a taxa de variação do fluxo e a resistência são constantes. Ele confunde o crescimento da área com uma variação na força eletromotriz.
O aluno confunde a entrada parcial com a situação em que a espira já está totalmente dentro do campo, na qual o fluxo não varia e a corrente é nula. Ele não percebe que a área dentro do campo ainda muda durante a entrada.
O aluno associa o crescimento da área ao crescimento da corrente e ignora que ε = B·largura·v é constante. Ele também não considera que a resistência é constante, o que mantém a intensidade fixa.
Raio-X da questão
indução eletromagnética
avaliacao
campo magnético uniforme · movimento da espira
Revisar a lei de Faraday e como a movimentação de condutores em campos magnéticos gera corrente.
Confundir o efeito do movimento da espira no campo magnético com a ausência de variação do fluxo magnético, levando a concluir que a corrente não muda.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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