Por que, quando giro mais r1pido, o carregador de manivela parece ficar mais forte ? perguntou um…
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
Por que, quando giro mais r1pido, o carregador de manivela parece ficar mais forte ? perguntou um volunt1rio da Defesa Civil ao testar um r1dio com d5namo. No dep3sito, compararam um gerador simples: uma bobina que gira diante de um 9m4, medindo a tens3o em circuito aberto com um mult4metro. Mantendo o mesmo 9m4 e a mesma 1rea da bobina, obtiveram: 1,0 rot/s -> 3,0 V; 2,0 rot/s -> 6,1 V; 3,0 rot/s -> 9,0 V. Depois, trocaram a bobina por outra com o dobro de espiras (2N) e repetiram a medida a 2,0 rot/s, obtendo 12,2 V. Na anota33o t9cnica, foi usada a ideia de Faraday: E aprox N*Delta(Phi)/Delta(t). Para converter rota33o: omega = 2*pi*f, com pi = 3,14. Interprete as medidas e identifique a frase, em linguagem cotidiana, que melhor comunica o resultado observado sobre como a tens3o gerada depende do giro e da bobina.
- A) A tensao cresce como a forca aplicada na manivela: apertar mais forte sempre aumenta a leitura em volts.
- B) A tensao cresce como o quadrado da velocidade de giro: dobrar rot/s faz a tensao ficar quatro vezes maior.
- C) A tensao cresce como o numero de cortes do campo por segundo: mais giro ou mais espiras, mais volts.
- D) A tensao cresce como o tempo total girando: quanto mais minutos de manivela, maior o valor em volts.
- E) A tensao cresce como a resistencia do fio: quanto maior a resistencia da bobina, maior a tensao produzida.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Os dados mostram que a tensão cresce de forma quase proporcional à velocidade de giro: 1,0 rot/s dá 3,0 V, 2,0 rot/s dá 6,1 V e 3,0 rot/s dá 9,0 V. Ou seja, o valor é aproximadamente 3 vezes a frequência em rot/s, e não o quadrado dela.
- Ao trocar a bobina por outra com o dobro de espiras e manter 2,0 rot/s, a tensão foi de 12,2 V, praticamente o dobro de 6,1 V. Logo, a tensão também é proporcional ao número de espiras.
- Pela lei de Faraday, a tensão depende de quantas linhas do campo magnético da ímã são cortadas (variação do fluxo) por segundo. Girar mais rápido corta mais linhas por segundo e mais espiras somam mais tensões induzidas. Essa é a ideia expressa na alternativa C, que é a correta.
- A alternativa A está errada, porque a força aplicada na manivela não é a grandeza que define a tensão; o que importa é a rapidez da variação do campo. A alternativa B está errada, porque os dados mostram crescimento linear e não quadrático. A alternativa D está errada, porque o tempo total de uso não entra na fórmula; o que importa é a taxa de variação instantânea. A alternativa E está errada, porque, em circuito aberto, não há corrente circulando e a resistência do fio não define a tensão gerada.
- Em linguagem cotidiana, o resultado é que a tensão sobe conforme a manivela gira mais rápido e conforme a bobina tem mais espiras.
💡 Dica: Analise como a tensão varia com a velocidade e o número de espiras.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que a força feita sobre a manivela determina diretamente a tensão, como se apertar mais fosse o mesmo que gerar mais volts. Não percebe que o que importa é a rapidez da variação do campo magnético.
O aluno supõe que a tensão cresce com o quadrado da velocidade, copiando a relação de energia cinética, e não confere os dados. Ao dobrar a rotação de 1,0 para 2,0 rot/s a tensão apenas dobra, de 3,0 para 6,1 V.
Por que engana: Confundir relação linear com relação quadrática entre velocidade e tensão gerada.
Os dados mostram proporcionalidade: dobrar rot/s dobra V e dobrar espiras (2N) dobra V, coerente com E aprox N*DeltaPhi/Delta t.
O aluno confunde tempo de uso com taxa de variação, achando que mais minutos girando aumentam a tensão. Na medida, cada leitura é instantânea e depende da velocidade naquele momento, não do tempo acumulado.
O aluno associa a tensão à resistência elétrica do fio, confundindo tensão gerada (fem) com dissipação em resistências. Como a medida é em circuito aberto, não há corrente e a resistência da bobina não altera a leitura do voltímetro.
Raio-X da questão
Indução eletromagnética e tensão
avaliacao
Lei de Faraday da indução · Grandezas físicas básicas
Estude a lei de Faraday e relação entre velocidade e número de espiras
Confundir relação linear com relação quadrática entre velocidade e tensão gerada.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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