PUC-RS 2011 (inverno) — questão 10 de Física
Enunciado em texto
Uma espira condutora retangular percorre com velocidade constante de módulo v uma região onde existe um campo magnético uniforme de módulo B perpendicular ao plano da espira, como mostra a figura a seguir.
[Figura: uma região retangular cinza com campo entrando no plano (⊗). A espira retangular, com velocidade para a direita, aparece em três posições: entrando na região (metade dentro), totalmente dentro e saindo (metade fora).]
O gráfico que melhor representa a corrente induzida na espira em função do tempo, à medida que a espira atravessa o campo, é:
(A) [Gráfico i × t: zero; um pulso triangular positivo que cresce em rampa e cai de repente; zero; outro pulso triangular positivo que sobe de repente e decresce em rampa; zero.]
(B) [Gráfico i × t: zero; um pulso triangular negativo (rampa descendo e volta brusca a zero); zero; um pulso triangular positivo (sobe de repente e decresce em rampa); zero.]
(C) [Gráfico i × t: um trapézio positivo: a corrente sobe em rampa, fica constante e desce em rampa até zero.]
(D) [Gráfico i × t: zero; um pulso retangular positivo; zero; outro pulso retangular positivo, igual; zero.]
(E) [Gráfico i × t: zero; um pulso retangular negativo; zero; um pulso retangular positivo, de mesma intensidade e duração; zero.]
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular PUC-RS 2011 (Inverno) — PUCRS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS).
Resolução comentada
O que a questão pede: como a corrente induzida varia enquanto a espira entra, atravessa e sai do campo.
Passo 1 — só há corrente quando o fluxo varia (Faraday). O fluxo é , sendo a parte da espira que está no campo.
• Entrando: a área dentro cresce num ritmo constante (velocidade constante): , com L o lado vertical da espira. A f.e.m. é constante, e a corrente também: um degrau, não uma rampa.
• Totalmente dentro: o fluxo não muda → corrente zero.
• Saindo: o fluxo diminui no mesmo ritmo → corrente de mesma intensidade.
Passo 2 — o sentido (Lenz). Ao entrar, a corrente se opõe ao aumento do fluxo; ao sair, se opõe à diminuição. Os sentidos são opostos.
Resultado: pulso retangular de um sinal, zero, pulso retangular do sinal contrário. É o gráfico E (qual sinal é “positivo” é só convenção).
Por que não as outras: A e B usam rampas, como se a f.e.m. crescesse com o tempo, mas a velocidade é constante; C diz que há corrente com a espira inteira dentro; D põe as duas correntes no mesmo sentido, contrariando Lenz.
⚠️ A armadilha: a alternativa D: acertar a forma retangular e esquecer que, na saída, o fluxo diminui e a corrente inverte.
A ideia em uma frase: corrente induzida só existe enquanto o fluxo muda: constante na entrada, zero no meio, constante e invertida na saída.
Resposta: alternativa E (dois pulsos retangulares de sentidos opostos).
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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