ENEM 2020 — questão 130 de Física
Enunciado em texto
Em uma usina geradora de energia elétrica, seja através de uma queda-d'água ou através de vapor sob pressão, as pás do gerador são postas a girar. O movimento relativo de um ímã em relação a um conjunto de bobinas produz um fluxo magnético variável através delas, gerando uma diferença de potencial em seus terminais. Durante o funcionamento de um dos geradores, o operador da usina percebeu que houve um aumento inesperado da diferença de potencial elétrico nos terminais das bobinas.
Nessa situação, o aumento do módulo da diferença de potencial obtida nos terminais das bobinas resulta do aumento do(a)
a) intervalo de tempo em que as bobinas ficam imersas no campo magnético externo, por meio de uma diminuição de velocidade no eixo de rotação do gerador.
b) fluxo magnético através das bobinas, por meio de um aumento em sua área interna exposta ao campo magnético aplicado.
c) intensidade do campo magnético no qual as bobinas estão imersas, por meio de aplicação de campos magnéticos mais intensos.
d) rapidez com que o fluxo magnético varia através das bobinas, por meio de um aumento em sua velocidade angular.
e) resistência interna do condutor que constitui as bobinas, por meio de um aumento na espessura dos terminais.
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O que a questão pede: o que aumentar para elevar a tensão nos terminais das bobinas de um gerador.
Passo 1 — a lei que governa tudo aqui. A lei de Faraday-Neumann-Lenz diz que a tensão induzida não depende do fluxo magnético, mas da rapidez com que ele muda:
Um ímã parado, por mais forte que seja, não induz nada. Só a variação conta.
Passo 2 — o que o operador pode mexer. O enunciado é específico: "o operador da usina percebeu que houve um aumento inesperado da diferença de potencial elétrico nos terminais das bobinas". O que muda numa usina é a velocidade de rotação — mais água na turbina, mais vapor, mais rotação.
Girando mais rápido, o mesmo fluxo magnético completa o mesmo ciclo em menos tempo. é o mesmo, é menor, e o quociente cresce.
Resposta: alternativa D (rapidez com que o fluxo magnético varia através das bobinas, por meio de um aumento em sua velocidade angular).
Por que as outras caem — e todas erram pelo mesmo motivo de fundo: confundem o fluxo com a variação dele:
(A) aumentar o campo magnético diminuindo a velocidade de rotação: o campo maior ajuda, mas girar mais devagar aumenta e derruba a tensão. As duas mudanças brigam entre si, e a segunda anula a primeira.
(B) aumentar a área interna exposta ao campo aumenta o fluxo (), mas fluxo maior parado continua induzindo zero.
(C) campos mais intensos, de novo: aumenta , não .
(E) aumentar a espessura dos terminais diminui a resistência do fio, o que muda a corrente que o gerador consegue entregar — não a fem que ele gera.
A ideia em uma frase: gerador não vive de campo forte, vive de campo que muda depressa.
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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