Uma espira retangular condutora única (N = 1) tem área A = 4,0×10^-3 m². Um campo magnético uniforme atravessa…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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
Uma espira retangular condutora única (N = 1) tem área A = 4,0×10^-3 m². Um campo magnético uniforme atravessa a espira, decrescendo linearmente de B1 = 0,10 T para B2 = 0,02 T em ?t = 2,0 s. Calcule a magnitude da fem induzida média e (Lei de Faraday: e = N·|?F/?t|, F = B·A).
- A) e = 0.10 V
- B) e = 1.6×10^-4 V
- C) e = 0.02 V
- D) e = 4.0 V
- E) e = 0.80 V
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. N = 1, área A = 4,0×10^-3 m², campo inicial B1 = 0,10 T, campo final B2 = 0,02 T e intervalo Δt = 2,0 s. O campo decresce uniformemente, então a variação de campo é ΔB = B2 - B1 = 0,02 - 0,10 = -0,08 T.
- Calcule a variação do fluxo magnético. Como F = B·A e a área é constante, ΔF = ΔB·A. Logo, |ΔF| = 0,08 × 4,0×10^-3 = 3,2×10^-4 Wb.
- Aplique a Lei de Faraday com N = 1. A fem média é e = N·|ΔF|/Δt = 1 × 3,2×10^-4 / 2,0 = 1,6×10^-4 V.
- Compare com o gabarito. O resultado 1,6×10^-4 V corresponde à alternativa B, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as demais estão erradas. A) 0,10 V é o valor do campo inicial, sem relação com a fem. C) 0,02 V é o valor do campo final, que não define a fem. D) 4,0 V resulta de erro de potência de dez na área ou no cálculo. E) 0,80 V surge da razão ΔB/B1, que não representa a fem.
💡 Dica: Aplique a Lei de Faraday para calcular a fem induzida.
Alternativa por alternativa
O aluno tomou o campo magnético inicial B1 = 0,10 T como se fosse a fem induzida, ignorando a área, o tempo e a relação entre variação de fluxo e fem.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula da fem induzida, aplicando incorretamente a área ou a variação do campo magnético.
e = N·A·|?B/?t| = 1·(4.0×10^-3 m²)·(|0.02-0.10|/2.0 s) = 4.0×10^-3·0.04 = 1.6×10^-4 V.
O aluno usou o campo final B2 = 0,02 T como resposta, interpretando mal que a fem depende da variação do fluxo, e não do valor do campo em um instante.
O aluno errou a potência de dez ao lidar com a área 4,0×10^-3 m² (tratando-a como 4,0 ou multiplicando por 10^3 sem necessidade), o que deslocou o resultado em milhares de vezes.
O aluno dividiu a variação de campo ΔB = 0,08 T pelo campo inicial B1 = 0,10 T, obtendo 0,80, e não aplicou a área nem o intervalo de tempo da Lei de Faraday.
Raio-X da questão
fem induzida
avaliacao
Lei de Faraday · cálculo de variação de campo
Revisar a Lei de Faraday e o conceito de fluxo magnético.
O aluno pode confundir a fórmula da fem induzida, aplicando incorretamente a área ou a variação do campo magnético.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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