Explique qualitativa e quantitativamente como um gerador de corrente alternada simples (bobina girando em…
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
Explique qualitativa e quantitativamente como um gerador de corrente alternada simples (bobina girando em campo magnético uniforme) produz uma tensão alternada. Considere N = 200 espiras, A = 2,0×10?² m², B = 0,30 T e velocidade angular ? = 100 rad/s. Inclua equações e calcule a amplitude da fem induzida (V).
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Num gerador a fluxo magnético por espira é F = B A cos(?t). Pela Lei de Faraday e(t) = -N dF/dt = N A B ? sin(?t). A amplitude é e0 = N A B ?. Substituindo: e0 = 200·2,0×10?²·0,30·100 = 120 V. A tensão é senoidal de frequência f = ?/(2p) ˜ 15,9 Hz; tensão eficaz Vrms = e0/v2 ˜ 84,9 V. Qualitativamente, a rotação altera F, gerando corrente que segue a variação e, por escovas/anel deslizante, sai como AC.
Explicação
A explicação aborda a variação do fluxo magnético através das espiras da bobina, que é fundamental para a indução de uma força eletromotriz (fem) segundo a Lei de Faraday. A fórmula utilizada para calcular a amplitude da fem induzida considera todos os parâmetros relevantes, como o número de espiras, a área da bobina, a intensidade do campo magnético e a velocidade angular. Além disso, a análise da frequência e da tensão eficaz fornece uma compreensão completa do comportamento da tensão alternada gerada pelo gerador.
Raio-X da questão
gerador de corrente alternada
avaliacao
lei de Faraday · campo magnético
Revisar a lei de Faraday e o funcionamento de geradores.
O aluno pode confundir a relação entre a velocidade angular e a variação do fluxo magnético, resultando em um cálculo incorreto da tensão induzida.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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