(Dissertativa) Uma bobina fixa com N2 = 100 espiras e área A2 = p·(0,04 m)² está coaxial com um solenoide…
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
(Dissertativa) Uma bobina fixa com N2 = 100 espiras e área A2 = p·(0,04 m)² está coaxial com um solenoide longo cuja intensidade de campo axial cresce linearmente B(t)=k·t com k = 0,020 T/s. A bobina tem resistência R = 5,0 O. Explique e calcule a f.e.m. induzida na bobina, a corrente produzida e a energia dissipada em 2,0 s.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Fluxo por espira F(t)=A2·B(t)=A2·k·t; f.e.m. e = -N2·dF/dt = -N2·A2·k (constante). Com A2=p·(0,04)²=5,027×10?³ m², e = -100·5,027×10?³·0,020 = -0,01005 V (˜ -1,01×10?² V). Corrente I = |e|/R = 0,01005/5,0 = 2,01×10?³ A. Potência dissipada P = I²R = (2,01×10?³)²·5,0 ˜2,02×10?5 W. Energia em 2,0 s: E = P·t ˜4,04×10?5 J. Mostrar fórmulas: F=N2·A2·B(t), e=-dF/dt, I=e/R, E=P·t (SI).
Explicação
A resposta apresenta o cálculo do fluxo magnético pela fórmula F(t) = A2·B(t), onde a variação do campo magnético gera uma f.e.m. induzida na bobina, calculada pela Lei de Faraday. A corrente é obtida pela relação entre a f.e.m. e a resistência, e a potência dissipada é calculada utilizando a fórmula P = I²R, permitindo determinar a energia dissipada em um intervalo de tempo. Todos os passos seguem os princípios da indução eletromagnética e da Lei de Ohm, garantindo a consistência dos resultados.
Raio-X da questão
indução eletromagnética
avaliacao
indução eletromagnética · lei de Faraday
Revisar a lei de Faraday e a relação entre f.e.m., corrente e resistência.
O aluno pode confundir a f.e.m. induzida com a corrente elétrica, não aplicando corretamente a lei de Faraday para calcular a f.e.m.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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