FísicaENEMBNCC EM13CNT107Difícil⏱ longo

DISSERTATIVA (máx. resposta 350 caracteres): Um motor CC tem resistência de armadura r = 0,50 O e constante…

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

DISSERTATIVA (máx. resposta 350 caracteres): Um motor CC tem resistência de armadura r = 0,50 O e constante elétrica/torque k = 0,025 V·s/rad (k em V·s/rad = N·m/A). O motor é alimentado por V = 48,0 V e, em regime, desenvolve torque t = 2,00 N·m. (a) Calcule a corrente I e a velocidade angular ? (rad/s). (b) Calcule potência elétrica fornecida pela fonte, perdas Joule na armadura e potência mecânica no eixo. (c) Mantendo ? obtido, suponha que o conjunto funcione como gerador conectado a uma carga R_load = 0,50 O (série com r); calcule a corrente entregue à carga e a potência na carga.

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

Resposta esperada

Modelagem: torque t = k·I ? I = t/k = 2,00/0,025 = 80 A. Tensão induzida E = k·?. Em regime V = E + I·r ? E = V - I·r = 48 - 80·0,5 = 8,0 V. Logo ? = E/k = 8,0/0,025 = 320 rad/s. Potência elétrica fornecida P_in = V·I = 48·80 = 3840 W. Perdas Joule P_J = I²·r = 80²·0,5 = 3200 W. Potência mecânica no eixo P_mec = P_in - P_J = 3840 - 3200 = 640 W (confere com t·? = 2·320 = 640 W). Como gerador com ? = 320 rad/s, E = 8,0 V; ao conectar R_load = 0,50 O em série com r total R_tot = r + R_load = 1,0 O, corrente entregue I_gen = E/R_tot = 8,0/1,0 = 8,0 A. Potência na carga P_load = I_gen²·R_load = 8²·0,5 = 32 W. Observações: sinais de potência mudam ao inverter o modo; coeficiente k conecta eletromagnetismo (E) e mecânica (t, ?).

Explicação

A solução utiliza as relações entre torque, corrente e tensão em motores CC para determinar a corrente e a velocidade angular. A potência elétrica, perdas Joule e potência mecânica são calculadas com base nas fórmulas apropriadas, garantindo que todos os valores estejam interligados. A análise do funcionamento como gerador considera a resistência total e permite calcular a corrente e a potência na carga conectada.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Criar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

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

🎯 Conceito central

motor CC e potência

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

circuitos elétricos · potência elétrica

📚 Reveja

Revisar as relações entre corrente, torque e potência em motores elétricos.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre corrente e resistência, resultando em um cálculo incorreto da corrente elétrica no motor.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

Questões parecidas com resolução

Todas as questões de Geradores e Receptores

🔎 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