Uma espira circular de raio 5,0 cm, com eixo perpendicular a um campo magnético, sofre variação do campo de…
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 circular de raio 5,0 cm, com eixo perpendicular a um campo magnético, sofre variação do campo de 0,30 T para 0,10 T em 0,04 s. Calcule a fem média induzida (módulo) na espira usando a lei de Faraday.
- A) e ˜ 3,9×10?² V (módulo).
- B) A variação do campo é de 0,50 T, não de 0,20 T.
- C) O tempo de variação é 1 segundo ao invés de 0,04 segundos.
- D) O cálculo da área é feito com A=2pr ao invés de A=pr².
- E) A fem média é 0,12 V devido à variação de temperatura.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Raio r = 5,0 cm = 0,05 m; B inicial = 0,30 T; B final = 0,10 T; intervalo de tempo = 0,04 s. Pela lei de Faraday, a fem média é o módulo de ΔΦ/Δt, em que Φ = B·A quando a espira é perpendicular ao campo. Passo 2: Calcule a área da espira. A = π·r^2 = π·(0,05)^2 = π·0,0025 ≈ 0,00785 m^2. Passo 3: Calcule a variação do campo em módulo. |ΔB| = |0,10 − 0,30| = 0,20 T. Passo 4: Calcule a variação do fluxo e a fem média. |ΔΦ| = A·|ΔB| = 0,00785 × 0,20 ≈ 0,00157 Wb. Dividindo pelo intervalo de tempo, fem média = 0,00157 / 0,04 ≈ 0,0393 V, ou seja, aproximadamente 3,9×10^-2 V. Passo 5: Conclusão. A alternativa A está correta e coincide com o gabarito oficial. A alternativa B está errada porque a variação do campo é 0,20 T, não 0,50 T. A alternativa C está errada porque o tempo informado é 0,04 s, não 1 s. A alternativa D está errada porque a área de um círculo é πr^2, e 2πr é o comprimento da circunferência. A alternativa E está errada porque a temperatura não aparece no enunciado e não participa da lei de Faraday.
💡 Dica: Aplique a lei de Faraday para calcular a fem induzida.
Alternativa por alternativa
e = |?F|/?t = A|?B|/?t, A = pr² = p(0,05 m)² ˜7,85×10?³ m²; e = 7,85×10?³·0,20/0,04 ˜3,9×10?² V.
O aluno somou os módulos dos campos (0,30 + 0,20) em vez de calcular a diferença entre o campo final e o inicial.
Por que engana: Confundir a variação do campo magnético, utilizando valores incorretos para o cálculo da fem induzida.
O aluno substituiu o intervalo de 0,04 s por 1 s, possivelmente por distração ao copiar os dados ou por confusão entre as unidades de tempo.
O aluno usou a fórmula do perímetro da circunferência (2πr) como se fosse a área do círculo, confundindo grandezas geométricas.
O aluno atribuiu a variação da fem a um fator externo, a temperatura, que não está nos dados do enunciado, e assim ignorou que a indução depende da variação do fluxo magnético.
Raio-X da questão
lei de Faraday
avaliacao
lei de Faraday · cálculo de área de espira
Revisar a lei de Faraday e o cálculo de fem induzida.
Confundir a variação do campo magnético, utilizando valores incorretos para o cálculo da fem induzida.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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