Em um experimento de indução eletromagnética, um ímã é movimentado para dentro de uma bobina com 200 espiras…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Comunicar, para públicos variados, em diversos contextos, resultados de análises, pesquisas e/ou experimentos, elaborando e/ou interpretando textos, gráficos, tabelas, símbolos, códigos, sistemas de classificação e equações, por meio de diferentes linguagens, mídias, tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC), de modo a participar e/ou promover debates em torno de temas científicos e/ou tecnológicos de relevância sociocultural e ambiental.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um experimento de indução eletromagnética, um ímã é movimentado para dentro de uma bobina com 200 espiras. Ao entrar na região central da bobina, o campo magnético pode ser considerado uniforme e perpendicular à área de cada espira. O fluxo magnético inicial em cada espira é desprezível; quando o ímã ocupa completamente a região considerada, o campo tem intensidade 0,020 T. Essa região possui comprimento de 0,10 m e área de 2,0 × 10?4 m². O ímã atravessa essa distância com velocidade constante de 0,50 m/s. Com base nos dados do experimento, estime o módulo da força eletromotriz média induzida na bobina durante a entrada do ímã na região considerada, utilizando a lei de Faraday.
- A) A força eletromotriz média estimada é 2,0 × 10⁻⁵ V.
- B) A força eletromotriz média estimada é 4,0 × 10⁻³ V.
- C) A força eletromotriz média estimada é 2,0 × 10¹ V.
- D) A força eletromotriz média estimada é 1,6 × 10⁻² V.
- E) A força eletromotriz média estimada é 8,0 × 10⁻³ V.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. N = 200 espiras, B final = 0,020 T, área A = 2,0 × 10^-4 m², distância L = 0,10 m, velocidade v = 0,50 m/s. O fluxo inicial é desprezível. Passo 2: Calcule a variação de fluxo por espira. ΔΦ = B × A − 0 = 0,020 × 2,0 × 10^-4 = 4,0 × 10^-6 Wb. Passo 3: Calcule a variação total de fluxo na bobina, multiplicando pelo número de espiras. N × ΔΦ = 200 × 4,0 × 10^-6 = 8,0 × 10^-4 Wb. Passo 4: Calcule o intervalo de tempo. Δt = L / v = 0,10 / 0,50 = 0,20 s. Passo 5: Aplique a lei de Faraday em módulo. |ε médio| = N × ΔΦ / Δt = 8,0 × 10^-4 / 0,20 = 4,0 × 10^-3 V. Passo 6: Compare com o gabarito. Minha conclusão coincide com o gabarito oficial, alternativa B. Passo 7: Por que as outras estão erradas. A: esquece o número de espiras (4,0 × 10^-6 / 0,20 = 2,0 × 10^-5 V). C: esquece a área na conta, usando apenas B × N / Δt. D: divide pela distância multiplicando pela velocidade, obtendo Δt = 0,05 s. E: usa a distância de 0,10 m como se fosse o tempo, ou seja, Δt = 0,10 s.
💡 Dica: Calcule a variação de fluxo e o tempo para encontrar a fem média.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula corretamente o fluxo por espira, mas esquece de multiplicar pelo número de espiras da bobina, que aparece no enunciado.
A variação do fluxo magnético em cada espira é ΔΦ = B·A = 0,020 · 2,0 × 10⁻⁴ = 4,0 × 10⁻⁶ Wb. O intervalo de tempo para o ímã atravessar a região é Δt = L/v = 0,10/0,50 = 0,20 s. Pela lei de Faraday, o módulo da força eletromotriz média é ε = N·ΔΦ/Δt = 200 · 4,0 × 10⁻⁶/0,20 = 4,0 × 10⁻³ V.
O aluno usa a expressão N × B / Δt, esquecendo que o fluxo depende também da área da espira, e obtém 200 × 0,020 / 0,20 = 20 V.
O aluno calcula o intervalo de tempo multiplicando a distância pela velocidade (0,10 × 0,50 = 0,05 s), quando deveria dividir, o que inverte a relação entre distância, velocidade e tempo.
O aluno confunde a distância percorrida pelo ímã com o intervalo de tempo, usando Δt = 0,10 s em vez de Δt = 0,20 s.
Por que engana: Confundir a fórmula da força eletromotriz com a de energia, resultando em unidades incorretas.
Raio-X da questão
força eletromotriz
avaliacao
cálculo de força eletromotriz · lei de Faraday
Revisar a lei de Faraday e o cálculo de fem em circuitos.
Confundir a fórmula da força eletromotriz com a de energia, resultando em unidades incorretas.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Em uma atividade de laboratório, estudantes conectaram uma bobina de 50 espiras a um voltímetro ideal. Cada espira tem…
- Em uma aula de Física, estudantes aproximam uma bobina de 50 espiras de um eletroímã. Durante o intervalo analisado, o…
- Em uma atividade de laboratório, uma bobina plana com 50 espiras e área de 0,020 m² é colocada de modo que seu plano…
- Em um laboratório de uma escola pública, estudantes investigam o funcionamento de geradores elétricos. Uma espira…
- Durante um ensaio em laboratório com um gerador eólico, uma bobina de 200 espiras gira no interior de um campo…
- Uma bobina com N = 200 espiras e área A = 1,0×10?² m² tem o campo magnético perpendicular ao plano da bobina que varia…
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog