Física1ª sérieBNCC EM13CNT107Média⏱ medio

OBJETIVA (Dif 2): Um transformador ideal tem N1 = 1000 espiras no primário e N2 = 250 no secundário…

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

OBJETIVA (Dif 2): Um transformador ideal tem N1 = 1000 espiras no primário e N2 = 250 no secundário. Alimenta-se o primário com U1 = 230 V (RMS). No secundário há R_load = 10,0 O. Calcule U2, I2 e a corrente primária I1 (usar U2 = U1·N2/N1 e I1 = U2·I2/U1).

A) U2 = 57,5 V; I2 = 1,25 A; I1 = 0,50 A.
B) U2 = 230 V; I2 = 10 A; I1 = 4 A.
C) U2 = 57,5 V; I2 = 2,00 A; I1 = 0,50 A.
D) U2 = 230·250/1000 = 57,5 V; I2 = 57,5/10,0 = 5,75 A; I1 = (57,5·5,75)/230 ˜ 1,44 A.
E) U2 = 115 V; I2 = 11,5 A; I1 = 5 A.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

Calcular U2 pela relação de espiras: U2 = U1 · N2/N1 = 230 · 250/1000 = 57,5 V. Passo 2: Calcular I2 pela Lei de Ohm no secundário: I2 = U2/R = 57,5/10,0 = 5,75 A. Passo 3: Calcular I1 pela relação de potência ideal (potência de entrada igual à de saída): I1 = U2 · I2/U1 = (57,5 · 5,75)/230 = 330,625/230 ≈ 1,44 A. Passo 4: Conferir com a potência: P2 = 57,5 · 5,75 ≈ 330,6 W e P1 = 230 · 1,44 ≈ 330,6 W, valores iguais, como esperado em um transformador ideal. Passo 5: Por que as outras estão erradas: na A, a tensão está certa, mas a corrente I2 = 1,25 A não corresponde a 57,5 V sobre 10 ohms. Na B, a tensão não foi transformada, o que contraria a relação de espiras. Na C, a tensão está certa, mas I2 = 2,00 A e I1 = 0,50 A não resultam da Lei de Ohm nem da relação de potências. Na E, a tensão 115 V não corresponde à relação 250/1000, e a corrente I1 = 5 A também não é coerente com os valores calculados. Passo 6: O gabarito D está correto, e a alternativa D apresenta os cálculos completos e consistentes.

💡 Dica: Aplique as fórmulas dadas para encontrar U2 e I1.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimentala que mais engana

Acertou a tensão secundária, mas obteve I2 = 1,25 A, o que equivale a usar uma resistência de cerca de 46 ohms na Lei de Ohm, provavelmente por erro de cálculo ou troca de valores.

Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre as espiras e a tensão, aplicando a fórmula incorretamente ou não considerando a carga no secundário.

B Erradaerro: Conceitual

Acredita que o transformador não altera a tensão, mantendo U2 = 230 V, e confunde a resistência de 10 ohms com a corrente secundária, tomando I2 = 10 A.

C Erradaerro: Procedimental

Calculou a tensão corretamente, mas errou a corrente secundária (2,00 A) e a primária (0,50 A), sem aplicar corretamente a Lei de Ohm e a relação de potências.

D Correta

Transformador ideal: relação de tensões U2/U1 = N2/N1; I2 = U2/R_load; potência conservada U1·I1 = U2·I2 ? I1 = U2·I2/U1. Substituindo valores obtém-se acima.

E Erradaerro: Procedimental

Aplicou mal a relação de espiras, obtendo U2 = 115 V, o que indica inversão ou escolha errada dos fatores de transformação; em seguida, I1 = 5 A não corresponde ao cálculo com seus próprios valores.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

Leitura medio

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 transformadores · circuitos elétricos

📚 Reveja

Revisar as leis dos transformadores e suas aplicações.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre as espiras e a tensão, aplicando a fórmula incorretamente ou não considerando a carga no secundário.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

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