Física3ª sérieBNCC EM13CNT107Difícil⏱ longo

Um transformador ideal tem Np = 500 espiras no primário ligado a Vp (eficaz) = 230 V. O secundário tem Ns =…

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 = 500 espiras no primário ligado a Vp (eficaz) = 230 V. O secundário tem Ns = 125 espiras e alimenta uma resistência de carga R = 8,0 O. Explique quantitativa e qualitativamente: cálculo de Vs, Is, Ip e discussão sobre conservação de potência e implicações para correntes e aquecimento do enrolamento.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Vs = Vp·(Ns/Np) = 230·(125/500)=230·0,25=57,5 V (eficaz). Is = Vs/R = 57,5/8,0 = 7,1875 A ˜7,19 A. Em transformador ideal Ip/Is = Ns/Np ? Ip = Is·(Ns/Np)=7,1875·0,25˜1,80 A. Potência P ˜ Vs·Is ˜57,5·7,1875˜414 W ˜ Vp·Ip, mostrando conservação de potência. Comentário: corrente maior no secundário implica perda por efeito Joule I²R no enrolamento e necessidade de condutores mais grossos e dissipação térmica adequada; projeto equilibra número de espiras, seção de fio e isolamento.

Explicação

A solução apresenta o cálculo adequado das tensões e correntes no primário e secundário do transformador, utilizando a relação de espiras e a lei de Ohm. A conservação de potência é demonstrada ao mostrar que a potência no primário é igual à potência no secundário, considerando as perdas. Além disso, discute as implicações práticas relacionadas ao aumento da corrente no secundário, como a necessidade de condutores mais robustos e a dissipação de calor.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Analisar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ interpretativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

transformador ideal

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo de tensões em circuitos · conservação de energia

📚 Reveja

Revisar as leis de conservação de energia em circuitos elétricos.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre as espiras e as tensões, aplicando a fórmula de forma incorreta e não considerando a conservação de potência.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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