Uma bobina com N = 100 voltas e área A = 2,0·10?³ m² gira em campo magnético 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 bobina com N = 100 voltas e área A = 2,0·10?³ m² gira em campo magnético B = 0,20 T com velocidade angular ? = 40 rad/s. Determine a amplitude máxima da fem induzida e_max.
- A) 1,6 V
- B) 0,8 V
- C) 2,0 V
- D) 0,4 V
- E) 4,0 V
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique a grandeza pedida. A fem induzida em uma bobina que gira em campo magnético uniforme tem amplitude dada por e_max = N x B x A x ω, em que N é o número de voltas, B é a intensidade do campo, A é a área da bobina e ω é a velocidade angular.
- Confira os dados. N = 100 voltas, B = 0,20 T, ω = 40 rad/s e A = 2,0·10^-3 m² (o expoente aparece corrompido no enunciado, mas o valor 10^-3 m² é o que faz sentido físico e é o que usamos). Todas as grandezas necessárias estão presentes.
- Substitua os valores. e_max = 100 x 0,20 x 2,0·10^-3 x 40. Primeiro, 100 x 0,20 = 20. Depois, 20 x 2,0·10^-3 = 0,04. Por fim, 0,04 x 40 = 1,6 V.
- Conclusão. A amplitude máxima da fem induzida é 1,6 V, alternativa A, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. B (0,8 V) é a metade do valor correto, por um fator 2 que não aparece na fórmula. C (2,0 V) resulta de um erro de cálculo ou de usar ω aproximado de 50 rad/s. D (0,4 V) é 1/4 do valor correto, típico de erro de potência de 10 na área ou de omissão de fator. E (4,0 V) surge se N for multiplicado duas vezes ou se ω for tomado como 100 rad/s.
💡 Dica: Aplique a fórmula da fem induzida em uma bobina girando em campo magnético.
Alternativa por alternativa
Para uma espira que gira e_max = N·B·A·?. Substituindo: e_max = 100·0,20·2,0·10?³·40 = 1,6 V.
O aluno provavelmente introduz um fator 1/2 indevido na fórmula, por confusão com a relação entre valor máximo e valor médio ou com a metade de um ciclo.
Por que engana: Confundir a fórmula da fem induzida, aplicando incorretamente os valores de N, A ou B.
O aluno chega a um valor próximo, mas erra a multiplicação ou usa uma velocidade angular aproximada de 50 rad/s em vez de 40 rad/s.
O aluno esquece o fator ω ou trabalha com a área em 2,0·10^-4 m², perdendo uma potência de 10 nas contas.
O aluno multiplica o número de voltas duas vezes ou toma a velocidade angular como 100 rad/s, obtendo 100 x 100 x 0,20 x 2,0·10^-3 = 4,0.
Raio-X da questão
fem induzida
avaliacao
lei de Faraday · cálculo de fem
Revisar a lei de Faraday e a fórmula da fem induzida em bobinas.
Confundir a fórmula da fem induzida, aplicando incorretamente os valores de N, A ou B.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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