Física2ª sérieBNCC EM13CNT107Média⏱ medio

Um transformador ideal tem Np = 1000 espiras no primário conectado à rede de 230 V (tensão eficaz). O…

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 transformador ideal tem Np = 1000 espiras no primário conectado à rede de 230 V (tensão eficaz). O secundário tem Ns = 250 espiras. Calcule a tensão eficaz Vs no secundário. Use Vp/Vs = Np/Ns (tensões em V, espiras sem unidade).

A) Vs = 920 V (usou Np/Ns em vez de Ns/Np)
B) Vs = 115 V (dividiu 230 por 2 em vez de 4)
C) Vs = 57,5 V
D) Vs = 57,5 mV (aplicou fator 1/1000 às espiras)
E) Vs = 5750 V (tratou 250/1000 como 250)

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

Identificar os dados. Vp = 230 V (tensão eficaz no primário), Np = 1000 espiras e Ns = 250 espiras. Queremos Vs. Passo 2: Isolar Vs na relação dada. Vp/Vs = Np/Ns, logo Vs = Vp x (Ns/Np). Passo 3: Calcular a razão de espiras. Ns/Np = 250/1000 = 0,25. Passo 4: Substituir. Vs = 230 x 0,25 = 57,5 V. Passo 5: Conferir o resultado. O secundário tem menos espiras que o primário, então a tensão deve diminuir, e 57,5 V é menor que 230 V, o que é coerente. Passo 6: Por que as outras alternativas estão erradas. A: inverte a razão (Np/Ns = 4), o que daria 920 V, um aumento de tensão incompatível com a redução de espiras. B: 115 V corresponderia a uma razão de 0,5, mas a razão correta é 0,25. D: a razão de espiras é um número puro e não converte volts em milivolts, então não existe fator de 1/1000 aplicado à tensão. E: 5750 V resulta de multiplicar 230 por 25, o que não tem relação com a razão 250/1000. O gabarito oficial C está correto.

💡 Dica: Aplique a relação de transformação de tensões e espiras.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimentala que mais engana

Inverteu a razão de espiras ao isolar Vs, multiplicando 230 V por Np/Ns = 4 e obtendo 920 V. Também não percebeu que o secundário com menos espiras deveria ter tensão menor.

Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre o número de espiras e a tensão, aplicando a fórmula de forma incorreta.

B Erradaerro: Procedimental

Calculou uma razão de 0,5 em vez de 0,25, possivelmente confundindo 250 com 500 ou dividindo 230 pela metade sem calcular Ns/Np. A razão de espiras não foi usada corretamente.

C Correta

Para transformador ideal Vp/Vs = Np/Ns ? Vs = Ns/Np · Vp = 250/1000 · 230 V = 0,25·230 V = 57,5 V.

D Erradaerro: Conceitual

Tratou a razão de espiras como um fator de conversão de unidades, achando que as espiras mudam a escala da tensão para milivolts. A razão de espiras é adimensional e não altera a unidade de tensão.

E Erradaerro: Atenção

Ignorou a razão de espiras ou tratou 250/1000 como se fosse 250, multiplicando a tensão por um valor muito grande. Assim, o resultado não reflete a relação entre as espiras do primário e do secundário.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade unica

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

🎯 Conceito central

transformador ideal

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

relação entre tensões e espiras · cálculo de tensões em circuitos

📚 Reveja

Revisar a relação entre tensões e espiras em transformadores.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre o número de espiras e a tensão, aplicando a fórmula de forma incorreta.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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