Uma bobina plana com N = 40 espiras e área A = 3,0×10?³ m² está orientada perpendicularmente a um 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 plana com N = 40 espiras e área A = 3,0×10?³ m² está orientada perpendicularmente a um campo magnético uniforme que decresce uniformemente de B1 = 0,25 T para B2 = 0,05 T em ?t = 0,10 s. Calcule a magnitude da fem média induzida na bobina. Use a lei de Faraday: e = |N·?F/?t|, F = B·A.
- A) e = 1,0 V, erro de cálculo na área da bobina.
- B) e = 0,12 V, subestima a diferença de campo magnético.
- C) e = 0,48 V, multiplicou N e A de forma incorreta.
- D) e = 0,05 V, pois ?B é igual a B1 apenas.
- E) e = 0,24 V (magnitude).
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. N = 40 espiras, A = 3,0×10^-3 m², B1 = 0,25 T, B2 = 0,05 T e intervalo de tempo de 0,10 s. A bobina está perpendicular ao campo, então o fluxo é F = B·A.
- Calcule a variação do campo: ΔB = B2 - B1 = 0,05 - 0,25 = -0,20 T. Em módulo, |ΔB| = 0,20 T.
- Calcule a variação do fluxo por espira: |ΔF| = |ΔB|·A = 0,20 × 3,0×10^-3 = 6,0×10^-4 Wb.
- Aplique a lei de Faraday com as N espiras: e = N·|ΔF|/Δt = 40 × 6,0×10^-4 / 0,10 = 0,024 / 0,10 = 0,24 V.
- Conclusão. A fem média induzida tem magnitude 0,24 V, o que confirma a alternativa E, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A (1,0 V) não resulta da fórmula com os dados corretos, pois indica erro com a área. B (0,12 V) resulta de usar uma variação de campo de 0,10 T, metade da real. C (0,48 V) é o dobro do valor correto, indicando erro de multiplicação. D (0,05 V) usa apenas o valor de B2 como se fosse a variação do campo, ignorando B1.
💡 Dica: Aplique a lei de Faraday para calcular a fem induzida.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente errou a área ou a conversão de unidades, obtendo um valor de fem muito maior que o correto.
O aluno usou uma variação de campo de 0,10 T em vez de 0,20 T, subestimando pela metade a diferença entre B1 e B2.
O aluno errou na multiplicação dos fatores N, A ou ΔB, obtendo o dobro do valor correto.
Por que engana: O aluno pode confundir a variação do campo magnético, utilizando apenas um dos valores de B em vez da diferença entre B1 e B2.
O aluno tratou o valor final do campo como se fosse a variação, usando apenas B2 e ignorando a subtração B1 - B2.
Pela lei de Faraday: |e| = N·A·|?B|/?t = 40·3,0×10?³ m²·(0,25-0,05) T/0,10 s = 0,24 V.
Raio-X da questão
fem induzida
avaliacao
lei de Faraday · cálculo de variação de campo
Revisar a lei de Faraday e o conceito de fluxo magnético.
O aluno pode confundir a variação do campo magnético, utilizando apenas um dos valores de B em vez da diferença entre B1 e B2.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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