— Se eu enrolar mais voltas de fio, a tensao aumenta? perguntou um visitante diante de um experimento de um…

Questão

— Se eu enrolar mais voltas de fio, a tensao aumenta? perguntou um visitante diante de um experimento de um centro de ciencias. Para responder, a monitora repetiu a mesma queda de um ima atraves de duas bobinas ligadas a um registrador. Na bobina 1, com N = 200 espiras, o pulso de tensao induzida atingiu pico de 0,80 V e durou cerca de 20 ms. Na bobina 2, com N = 400 espiras, o pulso atingiu pico de 1,60 V e tambem durou cerca de 20 ms. O ima, a altura de queda e a geometria foram mantidos iguais; a resistencia dos fios foi pequena frente a do aparelho, de modo que o registro foi tomado como aproximacao da fem induzida. A monitora pretende afixar um texto curto explicando o resultado. Considere fem_media = N*|DeltaPhi|/Delta t. A partir dos dados do texto, identifique o texto que melhor comunica ao publico a variacao aproximada do fluxo magnetico e a conclusao sobre o papel do numero de espiras.

1. A) A variacao de fluxo foi ~4 x 10^-5 Wb, e dobrar as espiras nao altera a fem induzida quando o ima e o mesmo.
2. B) A variacao de fluxo foi ~8 x 10^-5 Wb, e dobrar as espiras dobrou a variacao de fluxo magnetico atraves da bobina.
3. C) A variacao de fluxo foi ~8 x 10^-5 Wb, e dobrar as espiras quadruplicou a fem induzida por aumentar a energia do campo.
4. D) A variacao de fluxo foi ~8 x 10^-5 Wb, e dobrar as espiras dobrou a fem induzida, mantendo Delta t semelhante.
5. E) A variacao de fluxo foi ~8 x 10^-3 Wb, e dobrar as espiras dobrou a fem induzida, mantendo Delta t semelhante.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. Use a relação fem_media = N*|DeltaPhi|/Delta t e isole a variação de fluxo: |DeltaPhi| = fem_media*Delta t/N. Passo 2: Na bobina 1, N = 200, fem = 0,80 V e Delta t = 0,020 s. Logo |DeltaPhi| = 0,80*0,020/200 = 0,016/200 = 8 x 10^-5 Wb. Passo 3: Na bobina 2, N = 400, fem = 1,60 V e Delta t = 0,020 s. Logo |DeltaPhi| = 1,60*0,020/400 = 0,032/400 = 8 x 10^-5 Wb. O fluxo variou igualmente nas duas bobinas, como esperado, porque o ímã, a altura e a geometria foram mantidos. Passo 4: Compare as fems: a bobina 2 tem o dobro de espiras e o dobro de tensão de pico (1,60 V contra 0,80 V), com o mesmo Delta t. Assim, dobrar N dobrou a fem induzida, pois a fem é diretamente proporcional ao número de espiras para um mesmo fluxo e um mesmo intervalo de tempo. Passo 5: A alternativa D descreve corretamente os dois pontos: variação de fluxo de cerca de 8 x 10^-5 Wb e dobrar as espiras dobrou a fem, com Delta t semelhante. Passo 6: Por que as outras estão erradas: A calcula o fluxo de forma incorreta (cerca de 4 x 10^-5 Wb) e afirma que N não altera a fem, o que contraria a fórmula. B tem o fluxo correto, mas afirma que N dobra o fluxo, quando N apenas multiplica a fem. C tem o fluxo correto, mas diz que a fem quadruplicou, o que só ocorreria se a fem dependesse de N ao quadrado, e cita energia sem relação com a fem. E erra o fluxo por uma potência de 10 (cerca de 8 x 10^-3 Wb), embora a conclusão sobre N esteja correta. Passo 7: Não há dado faltando no enunciado, pois N, pico de tensão, duração do pulso e as condições experimentais estão todos presentes.

💡 Dica: Use a fórmula da fem média e compare os dados das duas bobinas para entender a relação entre espiras e tensão.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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