(OBJETIVA, Dif 3) Uma bobina de indutância L = 0,200 H tem corrente que cai de 5,00 A a 1,00 A em ?t = 2,00…
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
(OBJETIVA, Dif 3) Uma bobina de indutância L = 0,200 H tem corrente que cai de 5,00 A a 1,00 A em ?t = 2,00 ms. Usando e = -L·(?I/?t) (V) e energia U=½·L·I² (J), calcule (a) a fem induzida média (valor absoluto) e (b) a energia liberada pela bobina durante a queda de corrente.
- A) |e| = 500 V; ?U = 3,00 J
- B) |e| = 300 V; ?U = 1,20 J
- C) |e| = 400 V; ?U = 2,40 J (energia liberada).
- D) |e| = 200 V; ?U = 2,00 J
- E) |e| = 600 V; ?U = 2,10 J
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Variação da corrente: ΔI = 1,00 - 5,00 = -4,00 A, ou seja, a corrente diminui 4,00 A. Passo 2: Intervalo de tempo: Δt = 2,00 ms = 0,002 s. Passo 3: Taxa de variação: ΔI/Δt = -4,00 / 0,002 = -2000 A/s. Passo 4: Fem induzida: e = -L·(ΔI/Δt) = -0,200 × (-2000) = 400 V, portanto |e| = 400 V. Passo 5: Energia inicial: U1 = ½·L·I1² = ½ × 0,200 × 5,00² = 2,50 J. Passo 6: Energia final: U2 = ½·L·I2² = ½ × 0,200 × 1,00² = 0,10 J. Passo 7: Energia liberada: ΔU = U1 - U2 = 2,50 - 0,10 = 2,40 J. Conclusão: a alternativa correta é a C, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A usa a corrente inicial de 5,00 A como variação, o que dá 500 V, e a energia de 3,00 J não corresponde a nenhuma diferença correta entre U1 e U2; B usa variação de 3 A, o que daria 300 V, e a energia de 1,20 J não resulta de ½·L·(I1² - I2²); D usa intervalo de 4 ms ou L de 0,100 H, o que daria 200 V, e 2,00 J não corresponde à diferença de energia; E soma as correntes (5 + 1 = 6 A), o que daria 600 V, e 2,10 J não é o valor de ΔU.
💡 Dica: Calcule a fem induzida e a energia usando as fórmulas fornecidas.
Alternativa por alternativa
Tomou a corrente inicial de 5,00 A como se fosse a variação de corrente, em vez de 4,00 A, e calculou a energia liberada com um valor que não corresponde à diferença entre as energias inicial e final.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula da fem induzida com a da energia, aplicando incorretamente os valores.
Subtraiu as correntes de forma incorreta, obtendo variação de 3 A, e também calculou a energia de forma inconsistente com ½·L·(I1² - I2²).
?I=(1-5)=-4,00 A; ?t=0,002 s ? e=-0,2·(-4/0,002)=400 V. Ui=0,5·0,2·5²=2,50 J; Uf=0,5·0,2·1²=0,10 J ? ?U=2,50-0,10=2,40 J.
Errou o intervalo de tempo (usou 4 ms em vez de 2 ms) ou o valor da indutância, e não calculou corretamente a diferença de energia entre os instantes inicial e final.
Somou os módulos das correntes (5 + 1 = 6 A) em vez de calcular a variação (5 - 1 = 4 A), o que gera uma fem de 600 V e uma energia incorreta.
Raio-X da questão
fem induzida e energia
avaliacao
lei de Faraday · energia em circuitos elétricos
Revisar as fórmulas de indutância e energia em circuitos elétricos.
O aluno pode confundir a fórmula da fem induzida com a da energia, aplicando incorretamente os valores.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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