Explique qualitativa e quantitativamente como um transformador ideal com relação de espiras Np:Ns = 1:4 altera…
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
Explique qualitativa e quantitativamente como um transformador ideal com relação de espiras Np:Ns = 1:4 altera tensão e corrente. Considere Vp = 120 V (eficaz) no primário e uma carga resistiva Rs = 24 O conectada ao secundário; calcule Vs, Is e Ip e relacione com a lei de indução e conservação de energia.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Relação de tensões: Vp/Vs = Np/Ns = 1/4 ? Vs = 4·Vp = 480 V. Corrente no secundário: Is = Vs/Rs = 480 V / 24 O = 20 A. Para transformador ideal Ip/Is = Ns/Np = 4 ? Ip = 4·Is = 80 A. Pela lei de Faraday a tensão em cada enrolamento é proporcional ao número de espiras; pela conservação de energia Pp = Ps (desprezando perdas), então Vp·Ip = Vs·Is = 9600 W, consistente com os valores calculados.
Explicação
A relação de tensões em um transformador ideal é determinada pela razão entre o número de espiras, o que permite calcular a tensão no secundário como quatro vezes a tensão no primário. A corrente no secundário é obtida dividindo a tensão secundária pela resistência da carga, resultando em uma corrente maior no secundário e uma corrente proporcionalmente maior no primário. A conservação de energia é mantida, pois a potência no primário é igual à potência no secundário, confirmando que a energia é transferida de forma eficiente entre os enrolamentos.
Raio-X da questão
transformador ideal
avaliacao
lei de Ohm · transformadores
Revisar as leis de indução e conservação de energia em circuitos elétricos.
O aluno pode confundir a relação entre tensão e corrente, aplicando a lei de Ohm de forma inadequada ao não considerar a relação de espiras do transformador.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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