Uma bobina com N = 100 espiras e área A = 1,0·10^-2 m^2 está ligada a um resistor R. Um campo magnético B =…
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
Uma bobina com N = 100 espiras e área A = 1,0·10^-2 m^2 está ligada a um resistor R. Um campo magnético B = 0,10 T que atravessa a bobina é reduzido a zero em ?t = 0,20 s. Explique qualitativa e quantitativamente a fem induzida, a corrente e como a energia mecânica aplicada se transforma.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Por Faraday, e = -N·?F/?t com ?F = B·A = 0,10·1,0·10^-2 = 1,0·10^-3 Wb. |e| = 100·(1,0·10^-3)/0,20 = 0,50 V. Corrente I = e/R (direção oposta à variação, lei de Lenz). Energia elétrica dissipada no resistor durante ?t ˜ (e^2/R)·?t; essa energia provém do trabalho mecânico realizado para retirar o ímã, garantindo conservação de energia.
Explicação
A explicação aborda a aplicação da Lei de Faraday, que relaciona a variação do fluxo magnético com a força eletromotriz induzida, e utiliza a fórmula para calcular a fem gerada na bobina. Além disso, menciona a direção da corrente induzida, conforme a Lei de Lenz, e discute a conversão de energia mecânica em energia elétrica, enfatizando a conservação de energia no processo. Esses conceitos são fundamentais para entender a indução eletromagnética e a relação entre trabalho mecânico e energia elétrica.
Raio-X da questão
indução eletromagnética
avaliacao
lei de Faraday · circuitos elétricos
Revisar a lei de Faraday e conceitos de energia em circuitos elétricos.
O aluno pode confundir a direção da corrente induzida, não aplicando corretamente a regra da mão direita de Fleming.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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