Em uma atividade de laboratório, estudantes conectaram uma bobina de 50 espiras a um voltímetro ideal. Cada…
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 laboratório, estudantes conectaram uma bobina de 50 espiras a um voltímetro ideal. Cada espira tem área de 0,10 m², e o plano da bobina permanece perpendicular às linhas de um campo magnético uniforme. O campo, inicialmente de 0,30 T, aumenta uniformemente até 0,50 T durante um intervalo de 2,0 s. Desprezando a resistência dos fios, a força eletromotriz induzida pode ser determinada pela lei de Faraday: e = N·|?F|/?t, em que N é o número de espiras e F é o fluxo magnético em cada espira. Com base nos dados do experimento, qual é o módulo da força eletromotriz média induzida na bobina durante o intervalo de 2,0 s?
- A) 1,25 V
- B) 1,00 V
- C) 5,00 V
- D) 0,05 V
- E) 0,50 V
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. N = 50 espiras, A = 0,10 m² por espira, campo inicial B1 = 0,30 T, campo final B2 = 0,50 T, intervalo de tempo Δt = 2,0 s. O plano da bobina é perpendicular ao campo, então o fluxo em cada espira é F = B·A.
- Calcule a variação do campo. ΔB = B2 - B1 = 0,50 - 0,30 = 0,20 T.
- Calcule a variação do fluxo em cada espira. ΔF = A·ΔB = 0,10 × 0,20 = 0,020 Wb.
- Aplique a lei de Faraday com N espiras. e = N·|ΔF|/Δt = 50 × 0,020 / 2,0 = 1,0 / 2,0 = 0,50 V.
- Conclusão. O módulo da força eletromotriz média é 0,50 V, o que corresponde à alternativa E, em concordância com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A (1,25 V) usa o campo final de 0,50 T no lugar da variação de 0,20 T; B (1,00 V) esquece a divisão pelo intervalo de 2,0 s; C (5,00 V) ignora ΔB e Δt; D (0,05 V) esquece o número de espiras e o intervalo de tempo.
💡 Dica: Calcule a fem usando a fórmula de indução eletromagnética.
Alternativa por alternativa
O aluno usou o valor final do campo (0,50 T) como se fosse a variação do campo, calculando 50 × 0,10 × 0,50 / 2,0 = 1,25 V.
O aluno calculou corretamente o fluxo total (50 × 0,10 × 0,20 = 1,0 Wb), mas esqueceu de dividir pelo intervalo de 2,0 s, confundindo a força eletromotriz média com a variação do fluxo.
O aluno multiplicou apenas N pela área (50 × 0,10 = 5,0), ignorando a variação do campo e o intervalo de tempo, o que mostra que não aplicou a fórmula da lei de Faraday.
O aluno calculou apenas A × B final (0,10 × 0,50 = 0,05), esquecendo de multiplicar pelo número de espiras e de dividir pelo intervalo de tempo; leu mal a fórmula com N e Δt.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula da força eletromotriz induzida, aplicando incorretamente os valores de variação do campo magnético ou o tempo.
Como o plano da bobina é perpendicular ao campo magnético, o fluxo em cada espira é Φ = B·A. A variação do campo é ΔB = 0,50 − 0,30 = 0,20 T. Portanto, ε = N·A·ΔB/Δt = 50·0,10·0,20/2,0 = 0,50 V.
Raio-X da questão
força eletromotriz induzida
avaliacao
lei de Faraday · cálculo de variação de campo
Revisar a lei de Faraday da indução eletromagnética.
O aluno pode confundir a fórmula da força eletromotriz induzida, aplicando incorretamente os valores de variação do campo magnético ou o tempo.
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pensamento_critico
cientifico
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