Física3ª sérieBNCC EM13CNT107Média⏱ longo

Um transformador ideal tem N1 = 500 espiras no primário e N2 = 2000 espiras no secundário. O primário é…

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

Um transformador ideal tem N1 = 500 espiras no primário e N2 = 2000 espiras no secundário. O primário é alimentado por U1 = 115 V (50 Hz) e o secundário alimenta uma carga puramente resistiva R_load = 100 O. Usando U2/U1 = N2/N1 e I1/I2 = N2/N1, determine (a) a amplitude da tensão no secundário U2, (b) a corrente no secundário I2 e (c) a corrente no primário I1 (valores em SI).

A) U2 = 460 V; I2 = 4,60 A; I1 = 18,4 A (U2 = 4·115, I2 = U2/R, I1 = (N2/N1)·I2).
B) U2 = 920 V; I2 = 9,20 A; I1 = 36,8 A
C) U2 = 230 V; I2 = 2,30 A; I1 = 9,20 A
D) U2 = 460 V; I2 = 10,00 A; I1 = 25,00 A
E) U2 = 115 V; I2 = 1,15 A; I1 = 4,60 A

✅ Resposta correta: alternativa A

Resolução passo a passo

Calcule a tensão no secundário pela razão de espiras. U2 = U1 x (N2/N1) = 115 x (2000/500) = 115 x 4 = 460 V. Assim, a tensão sobe porque o secundário tem mais espiras que o primário.
Calcule a corrente no secundário pela lei de Ohm, já que a carga é resistiva pura. I2 = U2/R = 460/100 = 4,6 A.
Calcule a corrente no primário. Como I1/I2 = N2/N1 = 4, temos I1 = 4 x 4,6 = 18,4 A. Essa relação segue de N1 x I1 = N2 x I2 (potências iguais em um transformador ideal), e a corrente no primário é maior porque a tensão no primário é menor.
Compare com o gabarito oficial. Os três valores encontrados (460 V, 4,6 A e 18,4 A) coincidem com a alternativa A, que é a resposta correta.
Por que as outras estão erradas. A alternativa B dobra a tensão do secundário; C usa uma razão de 2 em vez de 4; D tem divisão incorreta para I2 e I1 que não respeita a razão 4; E considera que a tensão não muda no transformador.

💡 Dica: Utilize as relações de transformação de tensão e corrente para resolver cada item.

Alternativa por alternativa

A Correta

Relação de espiras: U2 = U1·(N2/N1)=115·4=460 V. Corrente secundária I2 = U2/R = 460/100 = 4,60 A. Para transformador ideal I1/I2 = N2/N1 =4 ? I1 = 4·4,60 = 18,4 A; confere com conservação de potência U1·I1=U2·I2.

B Erradaerro: Procedimentala que mais engana

O aluno aplicou a razão de espiras de forma exagerada, obtendo U2 = 920 V (oito vezes a tensão primária), como se a razão fosse dobrada. Depois propagou esse erro para as correntes, que ficam também em razão 8 e 4 de forma inconsistente.

Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre espiras e tensão, aplicando a fórmula de forma incorreta.

C Erradaerro: Atenção

O aluno leu ou usou a razão de espiras como 2 em vez de 4, obtendo U2 = 230 V e, com isso, I2 = 2,3 A e I1 = 9,2 A. O método de cálculo está correto, mas a razão está errada.

D Erradaerro: Atenção

O aluno acertou a tensão de 460 V, mas errou a divisão para obter I2 (460/100 não é 10 A) e fixou I1 = 25 A sem respeitar a relação I1/I2 = 4. Esses valores são arbitrários e não seguem o procedimento.

E Erradaerro: Conceitual

O aluno acredita que o transformador não altera a tensão, mantendo U2 = 115 V, e portanto calcula correntes muito pequenas. Ele não entende que a razão de espiras define a relação de tensões.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

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

transformador ideal

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

cálculo de tensão e corrente · transformadores elétricos

📚 Reveja

Revisar as leis de transformação de tensão e corrente em transformadores.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre espiras e tensão, aplicando a fórmula de forma incorreta.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

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