Projete um sensor indutivo para detectar fragmentos ferrosos numa linha de filtração de água. Especifique: (a)…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Investigar e analisar o funcionamento de equipamentos elétricos e/ou eletrônicos e sistemas de automação para compreender as tecnologias contemporâneas e avaliar seus impactos sociais, culturais e ambientais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Projete um sensor indutivo para detectar fragmentos ferrosos numa linha de filtração de água. Especifique: (a) um solenóide com N e l que gere B˜5,0×10^-3 T no volume de detecção segundo B˜µ0·N·I / l; (b) corrente I e potência elétrica aproximada; (c) duas medidas para reduzir impacto ambiental e social. Apresente cálculos e justificativas físicas.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Solução modelo: escolha N = 400 voltas, l = 0,05 m. Com µ0 = 4p×10^-7 T·m/A e B = 5,0×10^-3 T, I = B·l/(µ0·N) ˜ (5,0×10^-3·0,05)/(4p×10^-7·400) ˜ 0,50 A. Se a bobina for alimentada por 12 V, potência P ˜ V·I ˜ 6,0 W. Justificativa física: campo no interior do solenóide dado por B˜µ0(N/l)I; detecção ocorre por alteração do campo por peça ferrosa (variação do fluxo ou uso de sensor Hall). Para reduzir impactos: usar núcleo e carcaça recicláveis, otimizar duty-cycle (pulso) para reduzir consumo energético; blindagem magnética localizada para evitar interferência em equipamentos próximos e controlar exposição; prever manutenção e descarte adequado dos materiais eletromagnéticos. Avalie socialmente: menor consumo reduz custo e pegada; seleção de materiais e ruído magnético afetam segurança local e vida aquática; documentar protocolo de descarte/metais pesados.
Explicação
A solução apresentada utiliza fórmulas físicas adequadas para calcular a corrente necessária e a potência elétrica, considerando a relação entre o campo magnético, o número de voltas e o comprimento do solenóide. Além disso, as medidas propostas para reduzir o impacto ambiental e social demonstram uma preocupação com a sustentabilidade e a segurança, abordando tanto o consumo energético quanto o descarte de materiais. A justificativa física e a análise dos efeitos do campo magnético na detecção de fragmentos ferrosos são coerentes com os princípios da eletromagnetismo.
Raio-X da questão
sensor indutivo
avaliacao
lei de Ampère · cálculo de potência elétrica
Revisar conceitos de eletromagnetismo e impactos ambientais.
O aluno pode confundir a relação entre corrente e campo magnético, não aplicando corretamente a fórmula de B.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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