Uma bobina de N = 50 voltas e área A = 0,020 m² tem seu campo B reduzido de 0,100 T para 0,020 T em ?t = 0,40…
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 = 50 voltas e área A = 0,020 m² tem seu campo B reduzido de 0,100 T para 0,020 T em ?t = 0,40 s, com a superfície da bobina perpendicular a B. Qual o valor da força eletromotriz (módulo) média induzida?
- A) Vs = 110 V; Is = 0,5 A
- B) Vs = 220 V; Is = 1 A
- C) Vs = 10 V; Is = 20 A
- D) e = 0,20 V (módulo).
- E) Vs = 100 V; Is = 5 A
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. N = 50 voltas, A = 0,020 m², B inicial = 0,100 T, B final = 0,020 T, intervalo de tempo de 0,40 s. A superfície é perpendicular a B, logo o fluxo é Φ = B·A, sem fator de cosseno. Passo 2: Calcule a variação do campo: ΔB = 0,020 - 0,100 = -0,080 T, cujo módulo é 0,080 T. Passo 3: Calcule a variação do fluxo por espira: ΔΦ = A·ΔB = 0,020 × 0,080 = 0,0016 Wb. Passo 4: Aplique a lei de Faraday-Neumann para a bobina: e = N·ΔΦ/Δt = 50 × 0,0016 / 0,40 = 0,08 / 0,40 = 0,20 V em módulo. Passo 5: Compare com as alternativas. A alternativa D traz exatamente e = 0,20 V (módulo), que é o resultado obtido, por isso o gabarito D está correto. Passo 6: Por que as outras estão erradas. A, B, C e E trazem pares de valores de tensão e corrente (Vs e Is), que são típicos de um transformador ideal e não se relacionam com a força eletromotriz média induzida pela variação do fluxo nesta bobina, e nenhum deles coincide com 0,20 V.
💡 Dica: Use a lei de Faraday para calcular a força eletromotriz.
Alternativa por alternativa
O aluno associa a questão a uma tensão de rede doméstica (110 V) e a uma corrente de 0,5 A, tratando-a como cálculo de transformador ou de circuito de alimentação, sem aplicar a lei de Faraday.
O aluno mistura a tensão da tomada brasileira (220 V) com a noção de transformador, buscando um valor de tensão alta e uma corrente de 1 A, sem calcular a variação do fluxo magnético.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula da força eletromotriz induzida, aplicando incorretamente os valores de N, A ou a variação do campo magnético.
O aluno pode ter errado a conta da variação do campo ou do fluxo, por exemplo usando ΔB = 0,100 + 0,020 ou dividindo pelo tempo de forma invertida, chegando a 10 V; a corrente de 20 A também não tem relação com a questão.
?F = A·?B = 0,020·(0,020-0,100) = -0,0016 Wb; |e| = N|?F|/?t = 50·0,0016/0,40 = 0,20 V.
O aluno calcula valores de tensão e corrente como em um transformador (100 V e 5 A), sem usar a expressão e = N·A·ΔB/Δt, ou ignora a área ou o número de voltas ao montar a conta.
Raio-X da questão
força eletromotriz induzida
avaliacao
lei de Faraday · cálculo de variação de campo
Revisar a lei de Faraday e o cálculo de força eletromotriz.
O aluno pode confundir a fórmula da força eletromotriz induzida, aplicando incorretamente os valores de N, A ou a variação do campo magnético.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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