Uma bobina de N = 200 espiras e área A = 0,020 m² está imersa em campo magnético uniforme B = 0,50 T. A bobina…
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 bobina de N = 200 espiras e área A = 0,020 m² está imersa em campo magnético uniforme B = 0,50 T. A bobina gira de ? = 0° para ? = 90° em ?t = 0,50 s, reduzindo o fluxo magnético. Calcule a fem induzida (módulo) média durante esse intervalo.
- A) e = 2,0 V (módulo)
- B) e = 0,0 V (módulo)
- C) e = 8,0 V (módulo)
- D) e = 4,0 V (módulo).
- E) e = 1,0 V (módulo)
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. N = 200 espiras, A = 0,020 m², B = 0,50 T, teta inicial = 0°, teta final = 90°, intervalo de tempo = 0,50 s. Pela lei de Faraday-Neumann, a fem média é e = N x (variação do fluxo por espira) / variação do tempo.
- Calcule o fluxo magnético por espira. Φ = B x A x cos(teta). Em teta = 0°: Φ1 = 0,50 x 0,020 x 1 = 0,010 Wb. Em teta = 90°: Φ2 = 0,50 x 0,020 x 0 = 0 Wb.
- Calcule a variação do fluxo por espira. ΔΦ = Φ2 - Φ1 = 0 - 0,010 = -0,010 Wb. Como a questão pede o módulo, use 0,010 Wb.
- Aplique a lei de Faraday. e = N x |ΔΦ| / Δt = 200 x 0,010 / 0,50 = 2,0 / 0,50 = 4,0 V.
- Conclusão. A fem média induzida vale 4,0 V, alternativa D, que coincide com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque o valor 2,0 V corresponde a dividir o resultado correto por 2. A alternativa B está errada porque o fluxo final ser zero não implica fem zero; o que importa é a variação do fluxo. A alternativa C está errada porque 8,0 V surge se o campo B for ignorado no cálculo. A alternativa E está errada porque 1,0 V surge se o intervalo de tempo for multiplicado em vez de dividido.
💡 Dica: Utilize a fórmula da lei de Faraday para calcular a fem induzida.
Alternativa por alternativa
O aluno calculou corretamente o resultado 4,0 V, mas depois dividiu por 2 sem motivo, talvez confundindo média com metade da variação ou usando Δt = 1 s em vez de 0,50 s.
O aluno acredita que, como o fluxo final é zero, a fem também é zero, confundindo fluxo nulo com variação nula do fluxo.
O aluno usou apenas a área A = 0,020 m² como variação de fluxo e esqueceu de multiplicar pelo campo B, obtendo 200 x 0,020 / 0,50 = 8,0 V.
Por que engana: O aluno pode confundir a variação do fluxo magnético com a intensidade do campo magnético, resultando em um cálculo incorreto da fem induzida.
Pela Lei de Faraday e = -N dF/dt, F = B A cos?. ?F = B A(cos90°-cos0°)= -B A; dF/dt = -B A/?t. |e| = N·B·A/?t = 200·0,50·0,020/0,50 = 4,0 V.
O aluno multiplicou por Δt = 0,50 s em vez de dividir, obtendo 200 x 0,010 x 0,50 = 1,0 V. Ele inverteu a relação entre variação de fluxo e tempo.
Raio-X da questão
fem induzida
avaliacao
lei de Faraday · cálculo de fluxo magnético
Revisar a lei de Faraday e o conceito de fluxo magnético.
O aluno pode confundir a variação do fluxo magnético com a intensidade do campo magnético, resultando em um cálculo incorreto da fem induzida.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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