Uma espira circular de área A = 0,02 m² está imersa em campo magnético B = 0,50 T. A espira gira de 0° para…
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 área A = 0,02 m² está imersa em campo magnético B = 0,50 T. A espira gira de 0° para 90° em ?t = 0,10 s. Determine a força eletromotriz média induzida (valor absoluto) na espira.
- A) e_avg = 0,08 V
- B) e_avg = 0,20 V
- C) e_avg = |?F/?t| = (B·A·|cos0°-cos90°|)/?t = (0,50·0,02·1)/0,10 = 0,10 V.
- D) e_avg = 0,15 V
- E) e_avg = 0,05 V
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Lembre que o fluxo magnético através da espira é Φ = B·A·cos(θ), em que θ é o ângulo entre o vetor normal à espira e o campo B. Passo 2: Calcule o fluxo inicial, com θ = 0°: Φ1 = 0,50 · 0,02 · cos0° = 0,50 · 0,02 · 1 = 0,01 Wb. Passo 3: Calcule o fluxo final, com θ = 90°: Φ2 = 0,50 · 0,02 · cos90° = 0. Passo 4: A variação do fluxo é |ΔΦ| = |0 − 0,01| = 0,01 Wb. Passo 5: Pela lei de Faraday-Neumann, a força eletromotriz média é o módulo da variação do fluxo dividida pelo intervalo de tempo: e_avg = 0,01 / 0,10 = 0,10 V. Passo 6: Conclusão: a alternativa correta é a C, que coincide com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque o valor 0,08 V não corresponde a nenhuma variação de fluxo compatível com B = 0,50 T e A = 0,02 m². A alternativa B está errada porque 0,20 V resulta de A/Δt, sem o campo B. A alternativa D está errada porque 0,15 V não é obtido do fluxo correto dividido por 0,10 s. A alternativa E está errada porque 0,05 V resulta de dividir o fluxo por 0,20 s, um tempo que não está no enunciado.
💡 Dica: Use a fórmula da força eletromotriz induzida.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente errou o cálculo do produto B·A ou da variação do fluxo, chegando a um valor de fluxo que não corresponde a 0,01 Wb. Não há indício de que tenha usado a fórmula de forma conceitualmente diferente.
Por que engana: O aluno pode confundir a aplicação da fórmula da força eletromotriz, utilizando valores incorretos para o ângulo ou a área da espira.
O aluno provavelmente dividiu apenas a área pelo tempo (0,02 / 0,10 = 0,20 V), esquecendo que o fluxo depende também do campo magnético B.
Fluxo magnético F = B·A·cos?; variação ?F = 0,50·0,02·(1-0) = 0,01 Wb. Lei de Faraday: e_avg = |?F/?t| = 0,01/0,10 = 0,10 V.
O aluno provavelmente errou no cálculo da variação do fluxo, obtendo um valor de 0,015 Wb em vez de 0,01 Wb, o que mostra um erro de método na multiplicação dos fatores.
O aluno provavelmente usou um intervalo de tempo de 0,20 s, por exemplo dobrando o Δt por confusão com meia volta ou com o período, e por isso dividiu 0,01 Wb por 0,20 s.
Raio-X da questão
força eletromotriz induzida
avaliacao
força eletromotriz · lei de Faraday
Revisar a lei de Faraday sobre indução eletromagnética.
O aluno pode confundir a aplicação da fórmula da força eletromotriz, utilizando valores incorretos para o ângulo ou a área da espira.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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