Técnicos montam, em uma oficina comunitária, um carregador para alimentar um pequeno motor de corrente…
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
Técnicos montam, em uma oficina comunitária, um carregador para alimentar um pequeno motor de corrente alternada de uma maquete. A rede elétrica disponível fornece tensão alternada de 120 V, mas o motor deve receber 6,0 V para operar sem danos. Será usado um transformador ideal, cujo enrolamento primário possui 2 000 espiras e será ligado à rede. Para esse dispositivo, as tensões e os números de espiras obedecem à relação V_s/V_p = N_s/N_p, em que os índices p e s indicam os enrolamentos primário e secundário, respectivamente. Antes da montagem, os técnicos precisam definir o enrolamento secundário. Elabore a especificação do enrolamento secundário que permite fornecer ao motor a tensão indicada no texto.
- A) Utilizar uma bobina secundária com 100 espiras.
- B) Utilizar uma bobina secundária com 200 espiras.
- C) Utilizar uma bobina secundária com 40 000 espiras.
- D) Utilizar uma bobina secundária com 50 espiras.
- E) Utilizar uma bobina secundária com 1 000 espiras.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identificar os dados. Tensão da rede (primário): Vp = 120 V. Tensão exigida pelo motor (secundário): Vs = 6,0 V. Número de espiras do primário: Np = 2 000. Incógnita: Ns.
- Aplicar a relação de transformação dada no enunciado, Vs/Vp = Ns/Np, isolando Ns: Ns = Np x (Vs/Vp).
- Substituir os valores: Ns = 2 000 x (6,0/120) = 2 000 x 0,05 = 100 espiras.
- Conclusão. A bobina secundária deve ter 100 espiras, o que corresponde à alternativa A. Faz sentido físico: como a tensão deve cair de 120 V para 6 V, o secundário precisa ter 20 vezes menos espiras que o primário (2 000 / 20 = 100).
- Por que as outras estão erradas. B: 200 espiras corresponderia a uma tensão de 12 V, não de 6 V. C: 40 000 espiras inverteria a relação e elevaria a tensão. D: 50 espiras daria uma tensão de 3 V, abaixo da necessária. E: 1 000 espiras daria uma tensão de 60 V, que danificaria o motor.
💡 Dica: Use a relação entre tensões e espiras para calcular o número de espiras do enrolamento secundário.
Alternativa por alternativa
Como 6,0/120 = N_s/2 000, obtém-se N_s = 100 espiras. Essa configuração reduz a tensão para o valor de operação do motor.
O aluno provavelmente errou a razão entre as tensões, obtendo 1/10 em vez de 1/20, e por isso dividiu 2 000 por 10 em vez de por 20.
O aluno inverteu a relação de transformação, calculando Ns = Np x (Vp/Vs), como se o secundário devesse ter mais espiras para reduzir a tensão.
O aluno calculou 2 000 dividido por 40, provavelmente usando uma razão de tensões errada ou dobrando indevidamente o fator 20 da relação 120/6.
O aluno supôs que a redução de tensão depende de uma proporção simples de metade, sem aplicar corretamente a razão Vs/Vp, que é de 6 para 120.
Raio-X da questão
transformador, relação tensão-espiras
avaliacao
transformador ideal · lei de Faraday
Estude a relação entre tensão e número de espiras em transformadores.
Confundir a relação entre tensão e número de espiras ou inverter os valores do primário e secundário.
pensamento_critico
cotidiano
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