Dê a expressão matemática da força eletromotriz induzida (Lei de Faraday) e indique a unidade SI do fluxo…
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
Dê a expressão matemática da força eletromotriz induzida (Lei de Faraday) e indique a unidade SI do fluxo magnético.
- A) e = F/N (unidade V)
- B) e = dF/dt (unidade m²)
- C) e = N·B·A (unidade Wb)
- D) e = dF/dt (unidade J)
- E) e = -dF/dt (unidade V); fluxo F em weber (Wb), 1 Wb = 1 T·m².
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- A Lei de Faraday-Neumann-Lenz afirma que a força eletromotriz (fem) induzida é igual ao negativo da taxa de variação do fluxo magnético no tempo: e = -dF/dt para uma espira. O sinal negativo expressa a Lei de Lenz, segundo a qual a corrente induzida se opõe à variação do fluxo. Para bobinas com N espiras, a forma completa é e = -N dF/dt, mas a alternativa E é a única coerente com a Lei de Faraday e com as unidades. Passo 2: O fluxo magnético é F = B·A·cos(teta), medido em weber (Wb), e 1 Wb = 1 T·m², pois o tesla equivale a N/(A·m). Passo 3: A fem é medida em volt (V), e 1 V = 1 Wb/s, o que confirma que dF/dt tem unidade de volt. Passo 4: Análise das alternativas erradas: A) inverte a relação, pois F/N não é uma derivada e a fem depende da variação do fluxo, não do seu valor. B) associa dF/dt à unidade m², que é de área e não de fluxo. C) N·B·A é a expressão do fluxo (ou do fluxo concatenado), não da fem, e o Wb só serve para o fluxo. D) confunde volt com joule, que é unidade de energia; a fem não é energia. Passo 5: Portanto, o gabarito E está correto, pois traz a expressão da Lei de Faraday e as unidades corretas (V para fem e Wb para fluxo).
💡 Dica: Lembre-se da Lei de Faraday e das unidades de medida.
Alternativa por alternativa
Acredita que a fem é proporcional ao valor do fluxo dividido pelo número de espiras, ignorando que a Lei de Faraday depende da variação temporal do fluxo.
Por que engana: Confundir a expressão da força eletromotriz induzida com a fórmula de outras grandezas físicas, como força ou trabalho.
Associa a unidade do fluxo magnético ao m², que é unidade de área, sem perceber que o fluxo é o produto do campo pela área (weber).
Confunde a expressão do fluxo magnético (N·B·A) com a fem induzida, achando que a fem é simplesmente proporcional ao campo e à área, sem considerar a variação no tempo.
Acerta a derivada do fluxo, mas associa a fem ao joule, unidade de energia, confundindo energia com força eletromotriz, que se mede em volt (joule por coulomb).
A lei de Faraday relaciona a fem e à taxa de variação temporal do fluxo magnético F; F = ?B·dA tem unidade tesla vezes metro quadrado (T·m²) definida como weber (Wb), e e tem unidade volt (V) = Wb/s.
Raio-X da questão
força eletromotriz induzida
avaliacao
força eletromotriz · fluxo magnético
Revisar a Lei de Faraday e unidades de fluxo magnético.
Confundir a expressão da força eletromotriz induzida com a fórmula de outras grandezas físicas, como força ou trabalho.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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