Disserte: um ímã se aproxima rapidamente do centro de uma única espira circular de raio r = 2,5 cm (A = pr²)…
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
Disserte: um ímã se aproxima rapidamente do centro de uma única espira circular de raio r = 2,5 cm (A = pr²). No encontro, o campo através da espira aumenta de 0 para 4,0×10?² T em ?t = 1,0×10?² s. A resistência da espira é R = 0,20 O. Explique qualitativamente a evolução do fenômeno segundo Faraday e Lenz e calcule o pico da corrente induzida (módulo) durante a aproximação. Inclua equações e unidades SI.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
O aumento de fluxo magnético F = B·A induz uma fem e = -N·?F/?t (N=1). Aqui A = p(0,025)² = 1,963×10?³ m²; ?B = 4,0×10?² T; ?F = A·?B = 1,963×10?³·4,0×10?² = 7,85×10?5 Wb. e = -?F/?t = -7,85×10?5/1,0×10?² = -7,85×10?³ V (módulo 7,85 mV). A corrente induzida I = |e|/R = 7,85×10?³/0,20 = 3,93×10?² A ˜ 0,039 A. Conceitualmente, pela lei de Lenz a corrente tem sentido tal que seu campo magnético se opõe ao aumento do fluxo (gera um campo que reduz a entrada do ímã): isso implica uma corrente cujo eixo produz campo oposto ao do ímã. A energia mecânica do ímã é convertida em calor na resistência (conservação de energia); se a aproximação continuar mais lenta ?t aumenta, e e I diminuem. Fórmulas usadas: F = B·A (Wb), e = -N·?F/?t (V), I = e/R (A).
Explicação
A resposta aborda a variação do fluxo magnético e a consequente indução de uma força eletromotriz (fem) conforme a Lei de Faraday, utilizando as fórmulas apropriadas para calcular o fluxo e a corrente induzida. Além disso, a explicação inclui a aplicação da Lei de Lenz, que descreve como a corrente gerada se opõe à mudança no fluxo magnético, refletindo a conservação de energia. A análise quantitativa e qualitativa proporciona uma compreensão clara do fenômeno eletromagnético em questão.
Raio-X da questão
indução eletromagnética
avaliacao
indução eletromagnética · lei de Faraday
Revisar a lei de Faraday e a regra da mão direita de Lenz.
O aluno pode confundir a direção da corrente induzida, aplicando incorretamente a regra da mão direita de Fleming.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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