— Se eu passo o ima devagar, a luz quase nao aparece; se passo rapido, ela fica forte! — comentou uma…

Questão

— Se eu passo o ima devagar, a luz quase nao aparece; se passo rapido, ela fica forte! — comentou uma visitante diante de uma instalacao interativa em um centro cultural. Para planejar a placa explicativa, a equipe registrou a tensao induzida em uma bobina ligada a um LED. No teste, uma barra imantada foi atravessada pelo interior de uma bobina de N = 500 espiras, sempre pelo mesmo trajeto. As velocidades medias foram 0,20 m/s, 0,40 m/s e 0,60 m/s, resultando em tensoes de pico Vp de 0,60 V, 1,20 V e 1,80 V, respectivamente. Mantendo v = 0,40 m/s e trocando a bobina por outra com N = 1000 espiras, mediu-se Vp = 2,40 V. O tecnico anotou, como referencia de modelo, a relacao e = N*|dPhi/dt|, com Phi em Wb. Interprete os dados e identifique o texto de placa que comunica corretamente, para visitantes leigos, por que a luz fica mais intensa em certos movimentos do ima.

1. A) A tensao de pico aumenta quando a resistencia eletrica da bobina cresce, pois a bobina “segura” mais energia.
2. B) A tensao de pico aumenta quando o ima permanece mais tempo dentro da bobina, mesmo que passe mais devagar.
3. C) A tensao de pico aumenta apenas com o valor do campo magnetico do ima, independentemente da velocidade do movimento.
4. D) A tensao de pico aumenta quando se troca o polo do ima (N por S), pois o campo fica mais forte ao inverter a polaridade.
5. E) A tensao de pico aumenta quando o ima e aproximado com maior velocidade e/ou quando a bobina tem mais espiras.

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

1. Com N = 500, a tensão de pico cresce junto com a velocidade: 0,20 m/s gera 0,60 V, 0,40 m/s gera 1,20 V e 0,60 m/s gera 1,80 V. A razão Vp/v é sempre 3 V por (m/s), ou seja, a tensão é proporcional à velocidade. Passo 2: Ao dobrar o número de espiras de 500 para 1000, mantendo v = 0,40 m/s, a tensão dobra de 1,20 V para 2,40 V. Logo, a tensão também é proporcional ao número de espiras. Passo 3: O modelo e = N*|dPhi/dt| traduz isso: a tensão induzida depende do número de espiras (N) e da rapidez com que o fluxo magnético através da bobina varia (dPhi/dt). Passo 4: Um movimento mais rápido faz o fluxo variar mais depressa, por isso a tensão aumenta e o LED fica mais intenso. Passo 5: Análise das alternativas erradas. A está errada, pois a resistência da bobina não aparece no modelo e a tensão induzida não depende de energia armazenada na bobina. B está errada, pois permanecer mais tempo com movimento lento diminui a variação do fluxo e reduz a tensão de pico. C está errada, pois o campo do ímã influencia, mas os dados mostram que a velocidade altera a tensão mesmo com o mesmo ímã. D está errada, pois trocar o polo inverte o sentido da corrente induzida, sem aumentar o valor do pico. Passo 6: A alternativa E está correta, pois a tensão aumenta com a velocidade de aproximação e com o número de espiras, como os dados confirmam. Sugestão de texto para a placa: quanto mais rápido o ímã passa pela bobina, mais depressa o campo magnético varia e maior é a tensão induzida, por isso o LED brilha mais.

💡 Dica: Analise como a velocidade e o número de espiras influenciam a tensão induzida.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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