Em uma atividade de Física, estudantes conectaram uma bobina de cobre a um LED e aproximaram ou afastaram dela…
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 de Física, estudantes conectaram uma bobina de cobre a um LED e aproximaram ou afastaram dela um ímã permanente. Com o ímã mantido parado, o voltímetro indicou 0 V. Ao movimentá-lo lentamente, indicou 0,8 V; ao movimentá-lo mais rapidamente, indicou 2,4 V. Quando o sentido do movimento foi invertido, a polaridade da tensão também se inverteu. O LED emitiu luz apenas durante o movimento do ímã. Com base no experimento descrito, qual conclusão explica corretamente a geração de tensão elétrica na bobina?
- A) A tensão induzida permanece nula quando o ímã se move pela bobina.
- B) A tensão induzida aumenta quando o ímã se move mais rapidamente pela bobina.
- C) A tensão induzida surge quando o ímã permanece parado dentro da bobina.
- D) A tensão induzida mantém o mesmo valor nos dois movimentos realizados.
- E) A tensão induzida mantém a mesma polaridade quando o movimento é invertido.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique o fenômeno. Uma bobina conectada a um circuito, com um ímã em movimento em suas proximidades, é o caso típico da indução eletromagnética (lei de Faraday-Neumann-Lenz): a variação do fluxo magnético através das espiras gera uma força eletromotriz induzida.
- Analise os dados do experimento. Com o ímã parado, a tensão foi 0 V, pois não há variação do fluxo magnético. Com o movimento lento, a tensão foi 0,8 V; com o movimento rápido, 2,4 V. Ou seja, quanto mais rapidamente o ímã se move (maior variação do fluxo por unidade de tempo), maior a tensão induzida.
- Analise a inversão do sentido. Ao inverter o movimento, a polaridade se inverte, o que é coerente com a lei de Lenz: o sentido da corrente induzida se opõe à causa que a produz, e portanto muda quando o sentido da variação muda. Isso também explica a emissão de luz pelo LED apenas durante o movimento.
- Conclusão. A alternativa B é a correta, pois descreve exatamente o que os dados mostram: a tensão induzida aumenta com a rapidez do movimento.
- Por que as outras estão erradas. A: a tensão não é nula durante o movimento, pois o voltímetro indicou 0,8 V e 2,4 V. C: com o ímã parado a tensão era 0 V, então não há geração sem variação do fluxo. D: os valores foram diferentes (0,8 V e 2,4 V) nos dois movimentos. E: a polaridade se inverte quando o movimento é invertido, conforme o enunciado.
💡 Dica: Considere os princípios da indução eletromagnética.
Alternativa por alternativa
O estudante acredita que, por o ímã estar em movimento, a bobina não gera tensão, confundindo a ausência de tensão com parado (0 V) com o próprio movimento. Ele não associa a variação do fluxo magnético à indução.
Por que engana: Confundir a geração de corrente com a posição do ímã, acreditando que a corrente só é gerada quando o ímã está parado.
A variação do campo magnético que atravessa a bobina produz uma tensão induzida, de acordo com a lei de Faraday. Quanto mais rápida for essa variação, maior será, nesse experimento, o módulo da tensão. O ímã permanente pode induzir tensão porque está em movimento; quando permanece parado, o fluxo magnético não varia e a tensão indicada é nula. A inversão do movimento altera a polaridade da tensão.
O estudante entende que a presença do ímã dentro da bobina, por si só, gera tensão, sem perceber que é a variação do campo magnético que induz corrente. A medida de 0 V com o ímã parado contradiz essa ideia.
O estudante supõe que a tensão induzida depende apenas da existência do movimento e não da sua rapidez, ignorando que os valores 0,8 V e 2,4 V foram diferentes. Ele desconsidera a relação entre a velocidade de variação do fluxo e a força eletromotriz.
O estudante acredita que a polaridade é fixa e independe do sentido do movimento, ignorando que o enunciado informa que a polaridade se inverte quando o sentido é invertido. Ele não compreende a relação com a lei de Lenz.
Raio-X da questão
indução eletromagnética
diagnostico
indução eletromagnética · movimento de ímãs
Revisar os conceitos de indução eletromagnética e geração de eletricidade.
Confundir a geração de corrente com a posição do ímã, acreditando que a corrente só é gerada quando o ímã está parado.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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