Em uma atividade experimental, uma espira ligada a um voltímetro é submetida à aproximação de um ímã. Mantendo…
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, uma espira ligada a um voltímetro é submetida à aproximação de um ímã. Mantendo a espira e o ímã iguais, os estudantes realizam dois testes: no primeiro, o fluxo magnético através da espira varia à taxa de 0,02 Wb/s e o módulo da tensão induzida é de 1,0 V; no segundo, a taxa de variação do fluxo é de 0,04 Wb/s e o módulo da tensão induzida é de 2,0 V. A resistência do circuito permanece constante nos dois testes. Com base nos resultados experimentais e na Lei de Faraday, qual relação entre o módulo da tensão induzida e o fluxo magnético é corretamente estabelecida?
- A) O módulo da tensão induzida é inversamente proporcional à taxa temporal de variação do fluxo magnético.
- B) O módulo da tensão induzida é determinado apenas pela área da espira.
- C) O módulo da tensão induzida é proporcional ao valor instantâneo do fluxo magnético.
- D) O módulo da tensão induzida é proporcional à taxa temporal de variação do fluxo magnético.
- E) O módulo da tensão induzida permanece constante nos dois testes realizados.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- A Lei de Faraday afirma que a força eletromotriz induzida em uma espira é igual à taxa de variação temporal do fluxo magnético, em módulo: |epsilon| = |delta Phi / delta t|.
- Nos dois testes, a taxa de variação do fluxo dobra, passando de 0,02 Wb/s para 0,04 Wb/s, e a tensão induzida também dobra, passando de 1,0 V para 2,0 V.
- A razão entre tensão e taxa de variação é constante: 1,0 / 0,02 = 50 e 2,0 / 0,04 = 50. Logo, a tensão é diretamente proporcional à taxa temporal de variação do fluxo, com constante igual ao número de espiras (aqui, uma espira), e não ao valor do fluxo em si.
- A alternativa A está errada, pois a relação é de proporcionalidade direta, e não inversa; os dados mostram que ao dobrar a taxa a tensão dobra.
- A alternativa B está errada, pois a tensão depende da taxa de variação do fluxo, e a área da espira não é o único fator, além de ela ser constante nos testes e não explicar a variação observada.
- A alternativa C está errada, pois a tensão não depende do valor instantâneo do fluxo, mas de quão rapidamente ele varia.
- A alternativa E está errada, pois a tensão muda de 1,0 V para 2,0 V entre os dois testes.
- Conclusão: a alternativa correta é a D, que coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Considere a Lei de Faraday para relacionar os conceitos.
Alternativa por alternativa
O aluno pode ter confundido a relação com a expressão de outras grandezas, supondo que, por a taxa ter aumentado, a tensão deveria cair, ou seja, uma relação inversa. Os dados mostram o contrário, pois ambas crescem juntas.
Por que engana: Confundir a relação entre variação do fluxo e a tensão gerada, acreditando que a tensão pode ser constante mesmo sem variação do fluxo.
O aluno pode ter associado a indução apenas às características geométricas da espira, ignorando que a espira e o ímã foram mantidos iguais e que a variação do fluxo é o fator que muda entre os testes.
O aluno pode ter confundido fluxo magnético com taxa de variação do fluxo, achando que a tensão depende do valor do fluxo em cada instante. A Lei de Faraday relaciona a tensão à variação temporal, não ao valor instantâneo.
A Lei de Faraday estabelece que o módulo da força eletromotriz induzida é proporcional à taxa temporal de variação do fluxo magnético: |ε| = |ΔΦ/Δt|, considerando uma única espira. Assim, quando a taxa de variação do fluxo dobrou, de 0,02 Wb/s para 0,04 Wb/s, a tensão também dobrou, de 1,0 V para 2,0 V. O sinal da lei indica o sentido da tensão induzida, associado à Lei de Lenz, mas não altera essa relação de proporcionalidade entre os módulos.
O aluno pode ter supostamente entendido que, como a espira e o ímã são iguais, a tensão deveria ser igual, ignorando que o enunciado indica valores diferentes de tensão nos dois testes (1,0 V e 2,0 V).
Raio-X da questão
Lei de Faraday
avaliacao
fluxo magnético · Lei de Lenz
Revisar a Lei de Faraday e suas aplicações em geradores elétricos.
Confundir a relação entre variação do fluxo e a tensão gerada, acreditando que a tensão pode ser constante mesmo sem variação do fluxo.
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pensamento_critico
cientifico
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