Uma barra condutora de comprimento L = 0,80 m desliza sem atrito sobre trilhos retilíneos formando um circuito…
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 barra condutora de comprimento L = 0,80 m desliza sem atrito sobre trilhos retilíneos formando um circuito com resistência R = 5,0 O. A barra move-se com velocidade v = 4,0 m/s perpendicular a um campo magnético uniforme B = 0,50 T. (a) Calcule a força eletromotriz motora e induzida. (b) Determine a corrente I no circuito. (c) Calcule a força magnética sobre a barra e a potência mecânica necessária para manter o movimento. (d) Explique qualitativamente a conversão de energia envolvida e por que a força magnética atua no sentido oposto ao movimento (Lei de Lenz). Use e = B·L·v, F = B·I·L, potência P = I²R (SI).
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
e = B·L·v = 0,50·0,80·4,0 = 1,6 V. I = e/R = 1,6/5,0 = 0,32 A. Força magnética F = B·I·L = 0,50·0,32·0,80 = 0,128 N, dirigida contra o movimento (oposição à variação do fluxo). Potência elétrica dissipada P = I²R = (0,32)²·5,0 = 0,512 W; potência mecânica fornecida F·v = 0,128·4,0 = 0,512 W (igualdade confirma conservação de energia). Explicação qualitativa: o trabalho mecânico fornecido para mover a barra é convertido em energia elétrica dissipada no resistor; pela Lei de Lenz a corrente induzida cria um campo que gera força contrária ao deslocamento, impedindo aumento do fluxo magnético e conservando energia.
Explicação
A força eletromotriz é gerada pela movimentação da barra no campo magnético, resultando em uma corrente que, ao passar pela resistência, dissipa energia. A força magnética atua no sentido oposto ao movimento devido à Lei de Lenz, que estabelece que a corrente induzida sempre se opõe à variação do fluxo magnético. Essa relação entre trabalho mecânico e energia elétrica garante a conservação da energia no sistema.
Raio-X da questão
força eletromotriz e corrente
avaliacao
força eletromotriz · corrente elétrica
Revisar as leis de Faraday e Lenz.
O aluno pode confundir a direção da força magnética com a direção do movimento da barra, não aplicando corretamente a Lei de Lenz.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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