Um gerador de corrente alternada consiste em uma bobina com N = 200 espiras e área A = 1,0×10^-3 m² girando…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um gerador de corrente alternada consiste em uma bobina com N = 200 espiras e área A = 1,0×10^-3 m² girando com velocidade angular ? = 100p rad/s em campo magnético uniforme B = 0,15 T. A bobina está ligada a uma carga R = 8,0 O. (a) Escreva a expressão para a tensão induzida e(t) e para a corrente I(t). (b) Calcule e_max, V_rms, I_rms e potência média dissipada na carga. (c) Comente brevemente impactos socioambientais relevantes dessa tecnologia geradora.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
e(t)=N·B·A·?·sin(?t); I(t)=e(t)/R. e_max=N·B·A·?=200·0,15·1,0×10^-3·100p˜9,425 V. V_rms=e_max/v2˜6,664 V. I_rms=V_rms/R˜0,833 A. P_média=V_rms^2/R˜5,55 W. Comentário: converte energia mecânica em elétrica; impacto socioambiental depende da fonte mecânica (hidrelétrica pode afetar ecossistemas, térmica emite CO2); otimizar eficiência e integrar renováveis reduz impactos.
Explicação
A expressão da tensão induzida e(t) é derivada da lei de Faraday, que relaciona a variação do fluxo magnético com a tensão gerada. Os cálculos de e_max, V_rms, I_rms e potência média são baseados em fórmulas da teoria de circuitos elétricos e da relação entre tensão e corrente em resistores. O comentário sobre os impactos socioambientais destaca a importância de considerar a origem da energia mecânica utilizada, pois isso influencia os efeitos ambientais da geração de eletricidade.
Raio-X da questão
corrente alternada
avaliacao
lei de Faraday · circuitos elétricos
Revisar as leis de Faraday e potência em circuitos elétricos.
O aluno pode confundir a tensão máxima com a tensão eficaz, resultando em cálculos incorretos para V_rms e I_rms.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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