Santa Casa 2024 — questão 70 de Física
Enunciado em texto
Grande parte da produção de energia elétrica no Brasil ocorre em usinas que utilizam processos baseados no fenômeno da indução eletromagnética. Muito simplificadamente, esses processos assemelham-se ao procedimento de girar uma espira condutora no interior de um campo magnético produzido por um ímã permanente, como mostrado na figura.
[Figura: uma espira retangular entre o polo N (vermelho, à esquerda) e o polo S (azul, à direita) de um ímã; uma seta curva indica que a espira gira em torno de um eixo horizontal (linha tracejada). As pontas da espira estão ligadas a dois anéis no eixo, com escovas que levam a dois terminais, entre os quais está indicada a força eletromotriz ε.]
(www.sblok.com.br. Adaptado.)
Em uma montagem como a da figura, produz-se uma força eletromotriz induzida ε porque, durante a rotação da espira, ocorre
(A) variação periódica da resistência elétrica da espira.
(B) inversão periódica dos polos do ímã.
(C) variação periódica do fluxo magnético através da espira.
(D) variação periódica do campo magnético produzido pelo ímã.
(E) inversão periódica no sentido dessa rotação.
(Enunciado e figura: Vestibular Santa Casa 2024, Prova de Conhecimentos Gerais — FCMSCSP/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo (FCMSCSP) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: a causa da força eletromotriz induzida no gerador de espira girante.
Passo 1 — a lei de Faraday. Aparece força eletromotriz induzida numa espira sempre que o fluxo magnético através dela varia com o tempo:
Passo 2 — por que o fluxo varia aqui. O fluxo é , em que θ é o ângulo entre o campo e a normal à espira. O campo B do ímã é constante e a área A da espira também; o que muda é o ângulo θ, porque a espira gira. A cada volta, o fluxo vai do máximo a zero, ao mínimo (negativo) e volta: varia periodicamente. Por isso a força eletromotriz é alternada.
Por que não as outras: (A) a resistência da espira não muda ao girar e, de qualquer forma, resistência não gera força eletromotriz. (B) e (D) o ímã é permanente e está parado: seus polos e seu campo não mudam. (E) a espira gira sempre no mesmo sentido; quem se inverte periodicamente é a força eletromotriz, não a rotação.
⚠️ A armadilha: a alternativa D. Para haver indução não é preciso que o campo varie; basta que o fluxo varie, e o fluxo também muda quando muda a área “vista” pelo campo, como numa espira girando.
A ideia em uma frase: girar a espira num campo fixo muda o ângulo e, com ele, o fluxo — e fluxo variando induz força eletromotriz.
Resposta: alternativa C (variação periódica do fluxo magnético).
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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