Explique qualitativa e quantitativamente como um transformador ideal altera tensão e corrente entre primário e…

Questão

Explique qualitativa e quantitativamente como um transformador ideal altera tensão e corrente entre primário e secundário. Calcule a tensão e a corrente no secundário para um transformador ideal com N_p = 1000 voltas, N_s = 200 voltas e tensão no primário V_p = 120 V, quando a carga no secundário demanda I_s = 2,0 A.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Em transformador ideal a relação de tensões segue V_s/V_p = N_s/N_p e a potência é conservada: V_p·I_p = V_s·I_s. Com N_p = 1000 e N_s = 200, a razão de espiras é N_s/N_p = 0,20, então V_s = V_p·(N_s/N_p) = 120·0,20 = 24 V. Para I_s = 2,0 A, usa-se potência: I_p = (V_s·I_s)/V_p = (24·2,0)/120 = 0,40 A. Assim, o transformador reduz a tensão para 24 V e exige corrente primária de 0,40 A no caso ideal. Conceitualmente, a mudança de tensão decorre da razão de espiras e a corrente ajusta-se para conservar potência (desprezando perdas); transformadores permitem adaptar níveis de tensão para transmissão e uso seguro.

Explicação

A explicação aborda as relações fundamentais que regem o funcionamento de transformadores ideais, como a relação entre tensões e a conservação de potência. O cálculo da tensão no secundário e a determinação da corrente no primário demonstram a aplicação prática dessas relações. Além disso, a resposta contextualiza a importância dos transformadores na adaptação de níveis de tensão para diferentes aplicações.

Raio-X da questão

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