Uma espira única de área A = 0,020 m² gira em campo magnético uniforme B = 0,20 T com velocidade angular ? =…
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 espira única de área A = 0,020 m² gira em campo magnético uniforme B = 0,20 T com velocidade angular ? = 100 rad/s; o eixo de rotação é perpendicular a B. a) Escreva a expressão para a fem instantânea e calcule a amplitude máxima da fem. b) Se B dobrar e ? for reduzido à metade, como muda a amplitude? c) Explique qualitativa e quantitativamente por que ocorre essa fem e indique como determinar a direção da corrente instantânea.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
a) e(t)=N·B·A·?·sin(?t) com N=1; amplitude e_max = B·A·? = 0,20 T·0,020 m²·100 s?¹ = 0,40 V. b) Se B?2B e ???/2, produto B·? permanece igual, logo e_max permanece 0,40 V. c) A fem nasce por variação do fluxo magnético F = B·A·cos(?t); e = -dF/dt (Lei de Faraday). A direção instantânea da corrente segue a regra de Lenz: a corrente induzida cria um campo que se opõe à variação do fluxo; a mão direita aplicada à orientação do fio e campo indica sentido do fluxo e, portanto, do corrente.
Explicação
A expressão para a força eletromotriz (fem) instantânea é derivada da Lei de Faraday, que relaciona a variação do fluxo magnético com a fem induzida. A amplitude máxima é calculada multiplicando a intensidade do campo magnético, a área da espira e a velocidade angular, e permanece inalterada quando a intensidade do campo magnético dobra e a velocidade angular é reduzida à metade, pois o produto B·? se mantém constante. A direção da corrente induzida é determinada pela regra de Lenz, que afirma que a corrente gerada se opõe à variação do fluxo magnético.
Raio-X da questão
força eletromotriz
avaliacao
lei de Faraday · campo magnético
Revisar a lei de Faraday e a relação entre campo magnético e corrente.
O aluno pode confundir a relação entre a variação do campo magnético e a força eletromotriz gerada, não considerando a direção correta da corrente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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