UFRGS 2019 — questão 18 de Física
Enunciado em texto
O fogão mostrado na figura 1 abaixo não produz chamas nem propaga calor. O cozimento ou aquecimento dos alimentos deve ser feito em panelas de ferro ou de aço e ocorre devido à existência de campos magnéticos alternados, produzidos em bobinas, conforme representado no esquema da figura 2. Os campos magnéticos penetram na base das panelas, criando correntes elétricas que as aquecem.
[Figura 1: foto de uma panela com água fervendo sobre um fogão de indução; uma mão segura o cabo e a outra está espalmada sobre a superfície do fogão, ao lado da panela.]
Disponível em: <http://asko.co.n2>. Acesso em: 10 out. 2018.
[Figura 2: esquema de uma frigideira sobre a superfície de cerâmica do fogão. Abaixo da cerâmica, uma bobina ligada a uma fonte AC (“Bobina circulando corrente alternada”). As linhas do campo magnético B (“Campo magnético variando no tempo”) saem da bobina e atravessam a base da panela, onde aparecem pequenas setas circulares (“Correntes elétricas circulares na base da panela”).]
Adaptado de: <http://kitchenaparatus.com>. Acesso em: 10 out. 2018.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
O processo físico que fundamenta essa aplicação tecnológica é conhecido como ........ e é regido pela lei de ........ .
(A) convecção – Faraday-Lenz
(B) indução – Faraday-Lenz
(C) indução – Ampère
(D) radiação – Gauss
(E) radiação – Ampère
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2019, Física — UFRGS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).
Resolução comentada
O que a questão pede: o nome do fenômeno que aquece a panela e a lei que o descreve.
Passo 1 — o que acontece. A corrente alternada na bobina gera um campo magnético que varia no tempo. Esse campo atravessa a base metálica da panela, e o fluxo magnético nela fica mudando o tempo todo.
Passo 2 — o fenômeno. Fluxo magnético variável produz força eletromotriz e corrente: é a indução eletromagnética. Na base da panela surgem correntes circulares (correntes de Foucault), e elas aquecem o metal por efeito Joule. É a panela que esquenta, não a cerâmica: por isso o fogão “não produz chamas nem propaga calor”.
Passo 3 — a lei. A indução é descrita pela lei de Faraday (a força eletromotriz é proporcional à rapidez com que o fluxo varia) e pela lei de Lenz (o sentido da corrente induzida é o que se opõe a essa variação).
Por que não as outras: convecção é transporte de calor pelo movimento de um fluido; radiação é emissão de ondas eletromagnéticas, como a de uma resistência em brasa; a lei de Ampère relaciona uma corrente ao campo magnético que ela cria (explica o campo da bobina, mas não as correntes na panela); a lei de Gauss trata do fluxo do campo através de uma superfície fechada.
⚠️ A armadilha: a alternativa C. Acerta o fenômeno, mas troca a lei: Ampère diz como corrente gera campo; o fogão depende do caminho inverso, campo variável gerando corrente, que é Faraday-Lenz.
A ideia em uma frase: no fogão de indução, o campo magnético alternado induz correntes na base da panela (Faraday-Lenz), e essas correntes a aquecem por efeito Joule.
Resposta: alternativa B (indução – Faraday-Lenz).
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.