Uma bobina retangular tem N = 200 voltas, área A = 4,0×10^-3 m^2 e percorre corrente I = 0,50 A. Está em campo…
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 retangular tem N = 200 voltas, área A = 4,0×10^-3 m^2 e percorre corrente I = 0,50 A. Está em campo B = 0,20 T; o ângulo entre a normal da bobina e B é ? = 30°. Calcule o torque magnético t = N I A B sin? (SI).
- A) t = 4,0 N·m; sentido de rotação indefinido.
- B) t = 0 N·m; campos uniformes não geram torque.
- C) t = 4,0×10^-2 N·m (0,04 N·m), tende a alinhar a normal com B.
- D) t = 0,04 N·m; tende a aumentar o ângulo entre a normal e B.
- E) t = 0,004 N·m; tende a alinhar a corrente com B.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados: N = 200 voltas, I = 0,50 A, A = 4,0×10^-3 m^2, B = 0,20 T e o ângulo theta = 30° entre a normal da bobina e o campo B. Passo 2: Aplique a fórmula do torque t = N I A B sen(theta). Passo 3: Calcule por partes. N I = 200 × 0,50 = 100. Depois, 100 × 4,0×10^-3 = 0,40. Em seguida, 0,40 × 0,20 = 0,080. Por fim, sen(30°) = 0,5, então 0,080 × 0,5 = 0,040 N·m, ou 4,0×10^-2 N·m. Passo 4: Determine o sentido. O torque magnético tende a girar a bobina para alinhar a normal com B, ou seja, para reduzir o ângulo entre elas. Passo 5: Compare com o gabarito. A resposta C está correta e coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A tem o valor errado por ter ignorado a potência de dez da área e o sentido não é indefinido; B está errada porque torque não é zero em campo uniforme, pois a força resultante é nula, mas o torque não; D tem o valor certo, mas o sentido errado, pois o torque tende a diminuir o ângulo, não aumentá-lo; E tem o valor dez vezes menor que o correto e descreve um alinhamento da corrente com B, que não é o efeito descrito pela fórmula.
💡 Dica: Aplique a fórmula do torque magnético diretamente.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente usou 4,0 em vez de 4,0×10^-3 para a área, ou esqueceu a potência de dez no cálculo. Além disso, acha que o sentido do torque é indefinido, quando ele sempre tende a alinhar a normal com B.
O aluno acredita que campos uniformes não produzem torque, confundindo a força resultante nula sobre a espira com ausência de torque. Campo uniforme pode gerar torque se a espira estiver inclinada em relação a ele.
t = N I A B sin? = 200·0,50·4,0×10^-3·0,20·sin30° = 0,04 N·m, com sin30°=0,5; sentido de rotação faz a normal aproximar-se de B.
O aluno calcula corretamente o módulo, mas interpreta o sentido de forma invertida, achando que o torque aumenta o ângulo entre a normal e B. Isso mostra confusão sobre o equilíbrio estável do dipolo magnético.
Por que engana: Confundir a aplicação da fórmula do torque magnético, resultando em um valor incorreto ao não considerar o seno do ângulo corretamente.
O aluno errou a ordem de grandeza, obtendo 0,004 N·m, o que sugere erro de potência de dez em uma das multiplicações. Também confunde o efeito do torque, pensando que ele alinha a corrente com B, em vez da normal.
Raio-X da questão
torque magnético
avaliacao
cálculo de torque magnético · seno de ângulo
Revisar a fórmula do torque magnético e suas variáveis.
Confundir a aplicação da fórmula do torque magnético, resultando em um valor incorreto ao não considerar o seno do ângulo corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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