Em uma atividade de laboratório, uma turma montou um gerador simples com uma bobina de fio condutor colocada…
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 atividade de laboratório, uma turma montou um gerador simples com uma bobina de fio condutor colocada entre os polos de um ímã. Ao girar a bobina, o voltímetro conectado ao circuito indicou uma tensão elétrica. Quando o sentido da rotação foi invertido, o sinal da tensão também se inverteu; quando a bobina girou mais rapidamente, o valor indicado aumentou. A bobina não estava ligada a uma bateria ou a outra fonte de tensão. Com base nas observações do experimento, qual conceito físico explica o surgimento da tensão elétrica na bobina durante sua rotação no campo magnético?
- A) A ação de torque magnético na bobina.
- B) A dissipação Joule nos fios da bobina.
- C) A indução eletromagnética na bobina.
- D) A conservação da energia no sistema.
- E) A eletrização por contato na bobina.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique o fenômeno descrito. A bobina gira entre os polos de um ímã, não há bateria, e surge uma tensão que muda de sinal ao inverter o sentido de rotação e aumenta com a velocidade. Isso é a assinatura da variação do fluxo magnético através de uma espira ou bobina.
- Relacione as observações à lei de Faraday-Neumann-Lenz. Ao girar, a área efetiva da bobina exposta às linhas do campo magnético varia, logo o fluxo magnético varia no tempo. Essa variação induz uma força eletromotriz (tensão) nos terminais da bobina.
- Interprete cada observação. A inversão do sentido de rotação inverte a variação do fluxo, e pela lei de Lenz a corrente induzida muda de sentido, invertendo o sinal. Girar mais rápido faz o fluxo variar mais depressa, e a tensão induzida, proporcional à taxa de variação do fluxo, aumenta.
- Conclua. O conceito que explica o surgimento da tensão sem fonte externa é a indução eletromagnética, alternativa C, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A: o torque magnético é a força de rotação sobre a bobina percorrida por corrente, e não explica a geração de tensão. B: a dissipação Joule é o aquecimento por resistência, um efeito de perda de energia que não cria tensão. D: a conservação da energia é um princípio geral, válido, mas não explica especificamente o surgimento da tensão. E: a eletrização por contato trata da transferência de cargas entre corpos e não se relaciona ao campo magnético variável.
💡 Dica: Identifique o princípio físico relacionado à energia.
Alternativa por alternativa
O aluno associa a rotação da bobina no campo magnético à ação de um torque magnético, confundindo a força que faz a bobina girar em motores com o fenômeno que gera tensão em geradores.
Por que engana: Confundir os principios fisicos, como associar erroneamente a conservacao de energia ou principios hidraulicos a geradores eletricos.
O aluno pensa que, por haver corrente e fios em movimento, o efeito relevante é a dissipação de energia por aquecimento, sem perceber que o aquecimento não cria tensão.
A rotação da bobina entre os polos do ímã provoca uma variação do fluxo magnético através dela. Essa variação gera uma força eletromotriz e, consequentemente, uma tensão elétrica no circuito. Esse fenômeno é chamado de indução eletromagnética. A inversão do sinal e o aumento da tensão com a velocidade de rotação são compatíveis com essa explicação.
O aluno acredita que a alternativa mais geral é a correta, pois a energia mecânica da rotação se transforma em energia elétrica, mas não identifica o mecanismo físico específico que produz a tensão.
O aluno associa tensão elétrica a eletrização, usando a intuição do cotidiano de atrito e contato entre materiais, e ignora que a bobina não recebe cargas por contato e que o ímã é o elemento central.
Raio-X da questão
transformação de energia
avaliacao
transformacao de energia · campo magnetico e eletrico
Revisar os princípios da transformação de energia em sistemas físicos.
Confundir os principios fisicos, como associar erroneamente a conservacao de energia ou principios hidraulicos a geradores eletricos.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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