Uma bobina plana com N = 200 espiras e área A = 1,0×10?² m² está imersa em campo magnético B perpendicular ao…
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
Uma bobina plana com N = 200 espiras e área A = 1,0×10?² m² está imersa em campo magnético B perpendicular ao plano, entrando no plano. B aumenta de 0,10 T para 0,50 T em 0,20 s. Calcule a fem média induzida (use e = -N dF/dt) e indique o sentido da corrente.
- A) |e| = 8,0 V; corrente cria campo para fora do plano.
- B) |e| = 4,0 V; corrente induzida produz campo para fora do plano (corrente anti-horária).
- C) |e| = 0,40 V; corrente cria campo para dentro do plano.
- D) |e| = 4,0 mV; sentido da corrente não pode ser determinado sem orientação da bobina.
- E) |e| = 40 V; sentido da corrente independe de Lenz.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. N = 200 espiras, A = 1,0×10^-2 m², B inicial = 0,10 T, B final = 0,50 T, intervalo de tempo de 0,20 s. O campo entra no plano e está aumentando. Passo 2: Calcule a variação do campo: ΔB = 0,50 - 0,10 = 0,40 T. Passo 3: Calcule a variação do fluxo, já que o campo é perpendicular ao plano: ΔΦ = A × ΔB = 1,0×10^-2 × 0,40 = 4,0×10^-3 Wb. Passo 4: Aplique a lei de Faraday com N espiras: |e| = N × |ΔΦ/Δt| = 200 × (4,0×10^-3 / 0,20) = 200 × 0,020 = 4,0 V. Passo 5: Determine o sentido pela lei de Lenz. O fluxo entrando no plano está aumentando, então a corrente induzida cria um campo para fora do plano, que se opõe ao aumento. Pela regra da mão direita, um campo para fora do plano corresponde a uma corrente anti-horária, vista de frente. Passo 6: Conclusão: a alternativa B está correta e coincide com o gabarito. A alternativa A está errada porque o valor 8,0 V não corresponde ao cálculo, embora o sentido esteja certo. A alternativa C está errada porque o sentido proposto reforçaria o aumento do fluxo, contrariando a lei de Lenz. A alternativa D está errada porque a unidade é mV em vez de V e o sentido pode ser determinado pela lei de Lenz. A alternativa E está errada porque o valor 40 V está uma ordem de grandeza acima e a lei de Lenz se aplica sempre.
💡 Dica: Aplique a fórmula da fem induzida e considere a variação do campo magnético.
Alternativa por alternativa
O aluno acerta a ideia de Lenz e o sentido do campo induzido, mas erra o valor numérico, provavelmente por um erro de cálculo que dobra o resultado (por exemplo, usar Δt de 0,10 s ou multiplicar por 2 em algum passo).
Por que engana: O aluno pode confundir a direção da corrente induzida, aplicando a regra da mão direita de forma incorreta.
Cálculo: dB/dt=0,4/0,2=2,0 T/s; dF/dt=0,01·2,0=0,02 Wb/s; e=200·0,02=4,0 V. Lenz: indução opõe aumento, gera campo para fora.
O aluno calcula o valor com erro de fator (obtém 0,40 V, dividindo por 10 em algum passo, como se perdesse a potência de 10 da área ou o fator N) e acredita que a corrente cria campo no mesmo sentido do campo externo, como se a corrente reforçasse a variação em vez de se opor a ela.
O aluno obtém o valor numérico correto, mas escreve a unidade como mV (milivolt) em vez de V, por confusão de prefixos. Também considera que o sentido não pode ser determinado sem orientação da bobina, o que mostra que não aplicou a lei de Lenz ao fluxo crescente.
O aluno comete um erro de ordem de grandeza (40 V, dez vezes maior, provavelmente por erro na potência de 10 de ΔB ou de Δt) e afirma que a lei de Lenz não determina o sentido da corrente induzida, o que é incorreto.
Raio-X da questão
fem induzida
avaliacao
lei de Faraday · circuitos elétricos
Revisar a lei de Faraday e o conceito de indução eletromagnética.
O aluno pode confundir a direção da corrente induzida, aplicando a regra da mão direita de forma incorreta.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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