Física1ª sérieBNCC EM13CNT107Difícil⏱ longo

Explique qualitativa e quantitativamente como a força eletromotriz induzida em uma bobina depende do número de…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT107

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 a força eletromotriz induzida em uma bobina depende do número de voltas N, da área A, da taxa de variação do campo magnético dB/dt e da orientação (ângulo ? entre B e normal da espira). Inclua fórmula e mostre, com exemplos numéricos, o efeito de dobrar cada parâmetro.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Modelo de resposta: A fem induzida é dada por e = -N dF/dt, com F = B·A·cos? para B uniforme. Assim e = -N·A·cos?·dB/dt (se A e ? constantes). Consequências: e é diretamente proporcional a N, A e à taxa dB/dt; ao dobrar qualquer um desses parâmetros (mantendo os outros constantes) a magnitude de e dobra. A orientação entra como fator cos?: se ? aumenta de 0° para 60°, cos? passa de 1 para 0,5 e a fem reduz à metade. Exemplo numérico: N=10, A=1,0·10?² m², dB/dt = 2,0 T/s, ?=0°. Então e = 10·1,0·10?²·2,0 = 0,20 V. Dobrar N ? e = 0,40 V; dobrar A ? e = 0,40 V; dobrar dB/dt ? e = 0,40 V. Se ? = 60° (cos60°=0,5) mantendo N,A,dB/dt originais ? e = 0,10 V. Além disso, o sinal (-) indica, pela lei de Lenz, que a corrente induzida cria campo que se opõe à variação do fluxo, definindo a direção da corrente e forças associadas.

Explicação

A explicação aborda a relação entre a força eletromotriz induzida e os parâmetros que a influenciam, utilizando a fórmula apropriada. A análise quantitativa demonstra claramente como a variação de cada parâmetro afeta a magnitude da fem, ilustrando com exemplos numéricos. A inclusão do fator de orientação destaca a importância do ângulo na determinação da intensidade da fem, reforçando a compreensão do fenômeno.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Criar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ interpretativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

força eletromotriz induzida

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

força eletromotriz · lei de Faraday

📚 Reveja

Revisar a lei de Faraday e a relação entre força eletromotriz e variação do campo magnético.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre a força eletromotriz e a taxa de variação do campo magnético, não considerando a dependência direta da variação do campo magnético com o tempo.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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