Durante uma aula sobre a distribuição de energia elétrica, uma estudante analisa um transformador ideal usado…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Investigar e analisar o funcionamento de equipamentos elétricos e/ou eletrônicos e sistemas de automação para compreender as tecnologias contemporâneas e avaliar seus impactos sociais, culturais e ambientais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Durante uma aula sobre a distribuição de energia elétrica, uma estudante analisa um transformador ideal usado para alimentar um equipamento projetado para funcionar com 110 V. O transformador recebe 220 V no enrolamento primário e fornece 110 V no enrolamento secundário. Nesse modelo ideal, não há perdas de energia, de modo que a potência elétrica de entrada é igual à potência elétrica de saída. Considere que a potência de entrada medida seja de 100 W. Com base nas condições descritas, qual é a potência elétrica de saída do transformador e qual é o valor de sua eficiência?
- A) A potência de saída é 200 W, e a eficiência do transformador é 50%.
- B) A potência de saída é 50 W, e a eficiência do transformador é 50%.
- C) A potência de saída é 100 W, e a eficiência do transformador é 100%.
- D) A potência de saída é 200 W, e a eficiência do transformador é 100%.
- E) A potência de saída é 100 W, e a eficiência do transformador é 50%.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. O transformador é ideal, portanto não há perdas, e a potência de entrada medida é de 100 W.
- Aplique o princípio da conservação de energia para o transformador ideal: potência de saída = potência de entrada = 100 W.
- Calcule a eficiência. Eficiência = (potência de saída / potência de entrada) x 100% = (100 / 100) x 100% = 100%.
- Verifique a coerência com a tensão. A relação de tensões 220 V para 110 V indica um transformador abaixador, com razão de 2:1. Em um transformador ideal a tensão cai pela metade, mas a corrente dobra, de modo que a potência se mantém. Isso não altera a potência de saída, que continua igual à de entrada.
- Conclusão. A alternativa correta é a C: potência de saída de 100 W e eficiência de 100%.
- Análise das alternativas erradas. A alternativa A está errada porque dobra a potência sem justificativa física, o que violaria a conservação de energia. A alternativa B está errada porque reduz a potência pela metade, o que só ocorreria com perdas. A alternativa D está errada porque também dobra a potência de saída, contrariando a conservação de energia. A alternativa E está errada porque admite potência de saída igual à de entrada, mas atribui eficiência de 50%, o que é incoerente com a própria definição de eficiência nesse caso.
- Observação sobre o gabarito. O gabarito oficial C está correto, pois coincide com a resolução obtida de forma independente.
💡 Dica: Calcule a potência de saída e considere a eficiência do transformador.
Alternativa por alternativa
O aluno supõe que a tensão dobra a potência ou que a potência de saída é a soma/multiplicação dos valores, sem respeitar a conservação de energia em um transformador ideal. Também atribui eficiência de 50% sem base na relação entre entrada e saída.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre potência de entrada e saída, acreditando que a potência de saída deve ser maior que a de entrada em um transformador.
O aluno associa a redução de tensão de 220 V para 110 V a uma redução proporcional da potência, dividindo a potência pela metade. Ignora que a corrente aumenta na mesma proporção, mantendo a potência constante.
Como o transformador foi declarado ideal, não há perdas de energia. Portanto, a potência de saída é igual à potência de entrada: Psaída = 100 W. A eficiência é dada por η = Psaída/Pentrada × 100%, resultando em η = 100/100 × 100% = 100%. A redução da tensão não implica redução da potência em um transformador ideal, pois a corrente se ajusta para conservar a potência.
O aluno acerta a eficiência de 100%, mas calcula a potência de saída dobrando a entrada, possivelmente confundindo a relação de tensões 2:1 com um ganho de potência.
O aluno acerta a potência de saída de 100 W, mas atribui eficiência de 50%, talvez por associar a redução de tensão à metade da eficiência ou por confundir a razão de tensões com a razão de rendimento.
Raio-X da questão
transformador e eficiência
avaliacao
potência elétrica · transformadores
Revisar os conceitos de potência e eficiência em transformadores.
O aluno pode confundir a relação entre potência de entrada e saída, acreditando que a potência de saída deve ser maior que a de entrada em um transformador.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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