Em um laboratório de mobilidade elétrica, estudantes analisaram um condutor ativo de um 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
Em um laboratório de mobilidade elétrica, estudantes analisaram um condutor ativo de um motor de corrente contínua usado em um ônibus elétrico. Durante o teste, o campo magnético e o comprimento do condutor permaneceram constantes, o condutor ficou perpendicular ao campo e um controlador manteve a corrente elétrica em 4,0 A. A velocidade de rotação foi alterada por meio de ajustes na carga mecânica do motor. Para o trecho analisado, a intensidade da força magnética sobre o condutor é dada por F = BIL. Com base nas condições descritas, o que se pode afirmar sobre a força magnética durante a variação da velocidade de rotação do motor?
- A) A força magnética inverte seu sentido quando a velocidade aumenta.
- B) A força magnética aumenta proporcionalmente à velocidade de rotação.
- C) A força magnética permanece constante enquanto a corrente se mantém controlada.
- D) A força magnética depende apenas da velocidade de rotação.
- E) A força magnética diminui proporcionalmente à velocidade de rotação.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. A fórmula dada é F = BIL. O campo magnético B, o comprimento L do condutor e a corrente I de 4,0 A permanecem constantes durante o teste, e o condutor está perpendicular ao campo.
- Analise quais grandezas variam. Apenas a velocidade de rotação muda, por meio de ajustes na carga mecânica. A velocidade não aparece na fórmula F = BIL.
- Conclua o valor da força. Como B, I e L são constantes e a fórmula não depende da velocidade, a força magnética F permanece constante, com valor igual a B x 4,0 x L durante toda a variação de velocidade. Portanto, a alternativa C está correta.
- Verifique as demais alternativas. A) Está errada, pois a força não inverte o sentido, já que o sentido depende da direção da corrente e do campo, que não mudaram. B) Está errada, pois a força não aumenta com a velocidade, que não entra na fórmula. D) Está errada, pois a força não depende da velocidade, e sim de B, I e L. E) Está errada, pois a força não diminui com a velocidade pelo mesmo motivo.
- Observação. Em um motor real, a velocidade influencia a força contra-eletromotriz e, portanto, a corrente, mas o enunciado fixa a corrente em 4,0 A por meio do controlador, o que torna a força constante nas condições descritas.
💡 Dica: Considere como a força magnética afeta a velocidade do motor.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que a força muda de sentido porque o motor acelera, associando a rotação a uma inversão da força magnética.
Por que engana: Confundir a relacao direta entre velocidade e forca magnetica, supondo que a forca diminui ou e constante.
O aluno supõe que, por a rotação estar relacionada ao movimento, a força deve crescer na mesma proporção, confundindo força magnética com potência mecânica ou velocidade.
A força magnética sobre um condutor retilíneo é determinada por F = BIL sen θ. Como o campo magnético B, o comprimento L, a corrente I e o ângulo θ permanecem constantes no experimento, a força também permanece constante. A velocidade de rotação não aparece diretamente nessa expressão; ela foi apenas alterada pela variação da carga mecânica.
O aluno interpreta que a velocidade é a grandeza que determina a força, sem perceber que a fórmula dada depende de B, I e L, que são constantes.
O aluno imagina que, com a carga mecânica aumentando e a rotação caindo, a força magnética também cai proporcionalmente, sem verificar que a fórmula não envolve a velocidade.
Raio-X da questão
força magnética e motor elétrico
avaliacao
forca magnetica · motor eletrico basico
Revisar os princípios de funcionamento de motores elétricos e a relação com forças magnéticas.
Confundir a relacao direta entre velocidade e forca magnetica, supondo que a forca diminui ou e constante.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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