Em uma atividade experimental realizada em uma escola, estudantes movimentaram o mesmo ímã através da mesma…
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 atividade experimental realizada em uma escola, estudantes movimentaram o mesmo ímã através da mesma bobina, seguindo sempre o mesmo trajeto. Ao mover o ímã a 0,10 m/s, o amperímetro registrou uma corrente de pico de 2,0 mA. Ao repetir o procedimento a 0,20 m/s, mantendo as demais condições, o valor registrado foi de 4,0 mA. Nesse experimento, a resistência elétrica da bobina permaneceu constante. Com base nos resultados do experimento e na lei da indução eletromagnética, qual corrente de pico é esperada quando o ímã for movimentado a 0,30 m/s, mantendo-se as mesmas condições?
- A) A corrente de pico será de 3,0 mA.
- B) A corrente de pico será de 4,0 mA.
- C) A corrente de pico será de 2,0 mA.
- D) A corrente de pico será de 0,0 mA.
- E) A corrente de pico será de 6,0 mA.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique a grandeza envolvida. Pela lei de Faraday-Lenz, a força eletromotriz induzida é igual à variação do fluxo magnético no tempo (fem = -dPhi/dt). Como o mesmo ímã percorre o mesmo trajeto pela mesma bobina, a variação do fluxo ocorre de forma proporcional à velocidade do ímã. Logo, a fem induzida é diretamente proporcional à velocidade.
- Use a lei de Ohm. A corrente é I = fem / R. Como a resistência R da bobina é constante, a corrente de pico também é diretamente proporcional à velocidade: I = k·v.
- Verifique os dados experimentais. Para v = 0,10 m/s, I = 2,0 mA, então k = 20 mA por (m/s). Para v = 0,20 m/s, I = 4,0 mA, e o quociente também é 20 mA por (m/s). Os dois pontos confirmam a proporcionalidade direta.
- Calcule a nova situação. Para v = 0,30 m/s, I = 20 × 0,30 = 6,0 mA.
- Compare com o gabarito. A alternativa E (6,0 mA) é a correta e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A alternativa A (3,0 mA) supõe um aumento linear de apenas 1,0 mA, o que não respeita a proporcionalidade direta. A alternativa B (4,0 mA) repete o valor já medido a 0,20 m/s, ignorando o aumento da velocidade. A alternativa C (2,0 mA) supõe que a corrente não depende da velocidade, o que contraria a lei da indução. A alternativa D (0,0 mA) supõe que um ímã em movimento não induz corrente, o que só ocorre sem variação de fluxo.
💡 Dica: Considere a lei de Faraday para responder.
Alternativa por alternativa
O aluno supõe que a corrente cresce de forma aditiva e constante, somando um mesmo incremento (1,0 mA) a cada aumento de velocidade, em vez de reconhecer a proporcionalidade direta com a velocidade.
O aluno repete o último valor medido (4,0 mA, a 0,20 m/s) como se a corrente tivesse estabilizado, sem considerar que a velocidade aumentou para 0,30 m/s.
Por que engana: Achar que a velocidade do ímã não influencia a intensidade da corrente induzida, ignorando a variação do fluxo magnético.
O aluno acredita que a velocidade do ímã não altera a corrente induzida, pensando que o valor de 2,0 mA é uma constante do aparelho, possivelmente lendo apenas a primeira medição.
O aluno associa a indução apenas a variações abruptas e acredita que um ímã em movimento contínuo não gera corrente, esquecendo que a variação do fluxo magnético é o que produz a fem.
A lei de Faraday indica que a força eletromotriz induzida depende da rapidez com que o fluxo magnético varia. Como a resistência da bobina é constante, a corrente também aumenta proporcionalmente à velocidade do ímã. Ao dobrar a velocidade de 0,10 m/s para 0,20 m/s, a corrente dobrou de 2,0 mA para 4,0 mA. Portanto, a 0,30 m/s, que é três vezes a velocidade inicial, a corrente esperada é três vezes maior: 6,0 mA.
Raio-X da questão
indução eletromagnética
avaliacao
campo magnetico variavel · lei de faraday
Revisar a lei de Faraday sobre indução eletromagnética.
Achar que a velocidade do ímã não influencia a intensidade da corrente induzida, ignorando a variação do fluxo magnético.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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