UFPR 2015 — questão 15 de Física
Enunciado em texto
Michael Faraday foi um cientista inglês que viveu no século XIX. Através de suas descobertas foram estabelecidas as bases do eletromagnetismo, relacionando fenômenos da eletricidade, eletroquímica e magnetismo. Suas invenções permitiram o desenvolvimento do gerador elétrico, e foi graças a seus esforços que a eletricidade tornou-se uma tecnologia de uso prático. Em sua homenagem uma das quatro leis do eletromagnetismo leva seu nome e pode ser expressa como:
onde é a força eletromotriz induzida em um circuito, é o fluxo magnético através desse circuito e t é o tempo.
Considere a figura ao lado, que representa um ímã próximo a um anel condutor e um observador na posição O. O ímã pode se deslocar ao longo do eixo do anel e a distância entre o polo norte e o centro do anel é d. Tendo em vista essas informações, identifique as seguintes afirmativas como verdadeiras (V) ou falsas (F):
[Figura: à esquerda, um ímã em barra horizontal, com o polo S à esquerda e o polo N à direita. Acima do ímã, o observador O, representado por um olho que olha para a direita, na direção do anel. À direita, um anel condutor num plano vertical, com o eixo x (tracejado, apontando para a direita) passando pelo seu centro e coincidindo com o eixo do ímã; o eixo z é vertical e passa pelo centro do anel, no plano dele. A distância entre o polo N e o centro do anel está indicada por d.]
( ) Mantendo-se a distância d constante se observará o surgimento de uma corrente induzida no anel no sentido horário.
( ) Durante a aproximação do ímã à espira, observa-se o surgimento de uma corrente induzida no anel no sentido horário.
( ) Durante o afastamento do ímã em relação à espira, observa-se o surgimento de uma corrente induzida no anel no sentido horário.
( ) Girando-se o anel em torno do eixo z, observa-se o surgimento de uma corrente induzida.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo.
A) F – F – V – V.
B) F – V – F – V.
C) V – V – F – F.
D) V – F – V – V.
E) F – F – V – F.
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFPR 2015, 1ª fase (Conhecimentos Gerais) — Universidade Federal do Paraná, NC-UFPR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Paraná (UFPR) e ao seu Núcleo de Concursos (NC-UFPR).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar quando aparece corrente induzida no anel e em que sentido, visto pelo observador O, que está do lado do ímã olhando para o anel.
Passo 1 — a regra. Só há corrente induzida quando o fluxo magnético no anel varia (lei de Faraday). E a corrente surge num sentido que se opõe a essa variação (lei de Lenz; é ela que dá o sinal negativo que costuma aparecer na fórmula).
Passo 2 — o campo do ímã no anel. As linhas de campo saem do polo N. Como o N está virado para o anel, o campo atravessa o anel no sentido +x, ou seja, “afastando-se” do observador.
1ª afirmação — F. Com d constante e nada girando, o fluxo não muda: não há corrente nenhuma.
2ª afirmação — F. Aproximando o ímã, o fluxo no sentido +x aumenta. O anel reage criando um campo no sentido −x, apontando para o observador (a face do anel voltada para o ímã vira um polo norte, que repele o ímã que chega). Um campo apontando para quem olha é produzido por corrente no sentido anti-horário (regra da mão direita). Não é horário.
3ª afirmação — V. Afastando o ímã, o fluxo em +x diminui. O anel tenta mantê-lo, criando campo em +x, para longe do observador: corrente no sentido horário para quem olha do lado do ímã.
4ª afirmação — V. Girando o anel em torno do eixo z (um diâmetro vertical), o ângulo entre o plano do anel e o campo muda, e o fluxo varia (de máximo, com o anel de frente para o ímã, até zero, com o anel “de lado”). Há corrente induzida, mesmo com o ímã parado.
Sequência: F – F – V – V.
⚠️ A armadilha: inverter o ponto de vista. Quem olha do outro lado do anel vê os sentidos trocados e chega a F – V – F – V (alternativa B). O enunciado fixa o observador do lado do ímã. Outra armadilha é achar que basta o ímã estar perto para haver corrente: o que importa é o fluxo mudar.
A ideia em uma frase: corrente induzida só existe enquanto o fluxo muda; aproximando o N, o anel “devolve” um N (anti-horário para quem olha do ímã); afastando, horário.
Resposta: alternativa A (F – F – V – V).
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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