Em uma usina hidrelétrica, o movimento das turbinas faz girar bobinas próximas a ímãs. Durante esse processo…
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
Em uma usina hidrelétrica, o movimento das turbinas faz girar bobinas próximas a ímãs. Durante esse processo, o fluxo magnético que atravessa as espiras varia continuamente, produzindo tensão elétrica no circuito do gerador. — Considerando a situação descrita, qual princípio físico explica o surgimento da tensão elétrica nas bobinas do gerador?
- A) A resistência elétrica das espiras aumenta com o movimento das turbinas, produzindo a tensão no gerador.
- B) A variação do fluxo magnético através de uma bobina induz uma força eletromotriz no circuito, conforme a Lei de Faraday.
- C) A corrente induzida surge para se opor à variação do fluxo magnético, de acordo com a Lei de Lenz.
- D) O movimento mecânico das turbinas transforma diretamente a energia cinética em tensão elétrica no circuito.
- E) O campo magnético dos ímãs empurra elétrons das bobinas, gerando tensão apenas pelo contato entre os dois materiais.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- O enunciado descreve um gerador de usina hidrelétrica em que as turbinas giram bobinas próximas a ímãs, e o fluxo magnético através das espiras varia continuamente, produzindo tensão elétrica.
- Esse fenômeno é a indução eletromagnética. Quando o fluxo magnético que atravessa um circuito varia no tempo, surge nesse circuito uma força eletromotriz induzida. A relação quantitativa é dada pela Lei de Faraday: a força eletromotriz é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético.
- Portanto, a alternativa B está correta, pois afirma exatamente que a variação do fluxo magnético induz uma força eletromotriz no circuito, conforme a Lei de Faraday.
- A alternativa C está errada porque a Lei de Lenz apenas define o sentido da corrente induzida, que se opõe à variação do fluxo; ela não explica por si só o surgimento da tensão.
- A alternativa A está errada porque a resistência elétrica das espiras não aumenta com o movimento das turbinas; a tensão surge da variação do fluxo, não de uma mudança na resistência.
- A alternativa D está errada porque não há conversão direta de energia cinética em tensão; a energia mecânica é convertida em energia elétrica pelo processo eletromagnético de indução.
- A alternativa E está errada porque o campo magnético não empurra elétrons por contato entre materiais; a tensão é produzida pela variação do fluxo, sem depender de contato entre os materiais.
💡 Dica: Procure a relação entre variação de fluxo e tensão induzida.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que o movimento das turbinas altera a resistência elétrica das espiras e que essa mudança gera a tensão. Confunde a causa da tensão com uma propriedade do material do condutor.
Por que engana: Achar que a tensão surge por movimento mecânico direto ou por resistência do circuito.
Corresponde ao princípio da indução eletromagnética: uma variação do fluxo magnético gera tensão induzida.
O aluno identifica corretamente que existe uma corrente induzida que se opõe à variação do fluxo, mas toma a Lei de Lenz como explicação do surgimento da tensão. Confunde o sentido da corrente com a causa do fenômeno.
O aluno supõe que a energia cinética das turbinas se converte diretamente em tensão, pensando no gerador como um simples transformador de movimento. Ignora o papel intermediário do campo magnético e da variação do fluxo.
O aluno imagina que o ímã empurra elétrons das bobinas por contato físico entre os materiais, como em um atrito ou eletrização. Não reconhece que a indução ocorre sem contato e depende da variação do fluxo.
Raio-X da questão
Indução eletromagnética
Reconhecer indução e
Campo magnético e fluxo magnético · Tensão elétrica induzida
Lei de Faraday
Achar que a tensão surge por movimento mecânico direto ou por resistência do circuito.
Energia e sustentabilidade
Persistência
Geração de energia e
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