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Um engenheiro projeta um gerador elétrico que utiliza uma bobina de 150 espiras e um campo magnético de 0,4 T…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT107

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

Um engenheiro projeta um gerador elétrico que utiliza uma bobina de 150 espiras e um campo magnético de 0,4 T. Se a área da bobina é de 0,1 m² e a variação do fluxo é de 2 Wb em 5 segundos, qual é a FEM induzida?

A) 4,5 V
B) 6,0 V
C) 3,0 V
D) 5,0 V
E) 7,5 V

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

Identifique os dados do enunciado: N = 150 espiras, B = 0,4 T e A = 0,1 m². O problema pede a FEM induzida pelo gerador, que depende do número de espiras e do fluxo magnético que atravessa a bobina. Passo 2: Calcule o fluxo magnético que atravessa uma única espira, usando Φ = B · A. Assim, Φ = 0,4 · 0,1 = 0,04 Wb. Passo 3: Leve em conta que a bobina tem 150 espiras, todas atravessadas pelo mesmo fluxo. Multiplique o fluxo pelo número de espiras: N · Φ = 150 · 0,04 = 6 V. Passo 4: Esse valor corresponde à FEM induzida, que é a alternativa B (6,0 V). Passo 5: Por que as outras estão erradas: a A (4,5 V) resulta de uma multiplicação feita com um fator de área ou de campo incorreto; a C (3,0 V) surge quando se divide o resultado por 2, como se metade das espiras contribuísse; a D (5,0 V) aparece ao usar o tempo de 5 s como fator de escala, sem a conversão correta; a E (7,5 V) corresponde a um produto com valor de campo ou de área trocado. Passo 6: Conclusão: a FEM induzida, com os dados da questão, é de 6,0 V, alternativa B.

💡 Dica: Utilize a fórmula da Lei de Faraday para calcular a FEM induzida.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimentala que mais engana

O aluno calcula o produto de N, B e A com um erro de multiplicação ou troca um dos fatores, chegando a 4,5 V.

Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula da força eletromotriz induzida, aplicando incorretamente os valores de espiras ou variação de fluxo.

B Correta

FEM = -150 * (2 Wb/5 s) = 6 V.

C Erradaerro: Conceitual

O aluno divide o resultado por 2, supondo que apenas metade das espiras contribui para a FEM, ou inverte o uso de um dos fatores do cálculo.

D Erradaerro: Procedimental

O aluno usa o tempo de 5 s como fator multiplicativo ou o confunde com um dos valores de campo ou área, obtendo 5,0 V.

E Erradaerro: Atenção

O aluno faz um produto com um valor de área ou campo trocado, chegando a 7,5 V, e não percebe a inconsistência com os dados do enunciado.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Analisar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

força eletromotriz induzida

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

lei de Faraday · cálculo de fluxo magnético

📚 Reveja

Revisar a Lei de Faraday e o cálculo de fluxo magnético.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a fórmula da força eletromotriz induzida, aplicando incorretamente os valores de espiras ou variação de fluxo.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

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