Um motor de corrente contínua possui uma única bobina retangular com N = 200 voltas e área A = 4,0×10^-4 m². A…
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
Um motor de corrente contínua possui uma única bobina retangular com N = 200 voltas e área A = 4,0×10^-4 m². A bobina gira livremente em campo magnético uniforme B = 0,30 T. Ao ligar, percorre corrente I = 0,50 A. O eixo tem momento de inércia J = 8,0×10^-6 kg·m². Despreze atrito. Calcule (a) o torque magnético inicial e (b) a aceleração angular inicial; estime (c) a velocidade angular após t = 2,0 s, supondo torque constante. Use t = N·I·A·B e a = t/J.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
(a) t = N·I·A·B = 200·0,50·4,0×10^-4·0,30 = 0,012 N·m. (b) a = t/J = 0,012 / 8,0×10^-6 = 1,5×10^3 rad/s². (c) Partindo do repouso, ? = a·t = 1,5×10^3·2,0 = 3,0×10^3 rad/s. Resultados em N·m, rad/s² e rad/s (SI).
Explicação
O cálculo do torque magnético inicial é feito multiplicando o número de voltas, a corrente, a área da bobina e o campo magnético, resultando em uma força que atua sobre a bobina. A aceleração angular inicial é obtida dividindo o torque pelo momento de inércia, indicando como a bobina irá acelerar sob a ação desse torque. Por fim, a velocidade angular após 2 segundos é calculada multiplicando a aceleração angular pelo tempo, assumindo que não há variação no torque durante esse intervalo.
Raio-X da questão
torque magnético e aceleração angular
avaliacao
torque e aceleração angular · circuitos elétricos
Revisar as fórmulas de torque magnético e aceleração angular em motores elétricos.
O aluno pode confundir a fórmula do torque magnético com a de força eletromotriz, aplicando incorretamente os valores.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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