Descrição da imagem: gerador AC com bobina de N = 200 voltas, área A = 0,020 m² em campo B = 0,03 T…
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
Descrição da imagem: gerador AC com bobina de N = 200 voltas, área A = 0,020 m² em campo B = 0,03 T. Inicialmente gira a ?1 = 10p rad/s. Depois, a velocidade duplica e a área da bobina é reduzida à metade. Usando e_peak = N·B·A·? e f = ?/(2p), avalie e calcule como mudam f e e_peak (mostre fatores e cálculos).
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Resposta-modelo: frequência inicial f1 = ?1/(2p) = 10p/(2p) = 5,0 Hz. e_peak1 = N·B·A·?1 = 200·0,03·0,020·10p = (200·0,0006)·10p = 0,12·10p ˜ 3,77 V. Após mudanças: ?2 = 2?1 ? f2 = 2·f1 = 10,0 Hz (f dobra). A2 = A/2 e ?2 = 2?1 ? e_peak2 = N·B·(A/2)·(2?1) = N·B·A·?1 = e_peak1 (permanece igual). Conclusão: a frequência dobra; a amplitude da fem (e_peak) permanece inalterada. Justificativa: fator 2 em ? compensado por fator 1/2 em A na expressão e_peak = N·B·A·?.
Explicação
A frequência do gerador é diretamente proporcional à velocidade angular da bobina, que ao dobrar resulta em uma frequência também dobrada. A amplitude da força eletromotriz gerada permanece constante, pois o aumento da velocidade é compensado pela redução da área da bobina, mantendo a relação na fórmula de e_peak inalterada. Assim, enquanto a frequência dobra, a amplitude da fem se mantém a mesma.
Raio-X da questão
gerador AC
avaliacao
lei de Faraday · cálculo de frequência
Revisar a relação entre área, campo magnético e frequência em geradores.
O aluno pode confundir a relação entre a área da bobina e a força eletromotriz, não percebendo que a redução da área impacta diretamente no valor de e_peak.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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