UFSC 2010 — questão 29 de Física
Enunciado em texto
Pedrinho, após uma aula de Física, resolveu verificar experimentalmente o que tinha estudado até o momento. Para tal experimento, ele usou uma bobina com 50 espiras, um ímã preso a um suporte não condutor e uma lâmpada incandescente de 5 W de potência. O experimento consistia em mover o ímã para dentro e para fora da bobina, repetidamente.
Ao terminar o experimento, Pedrinho fez algumas observações, que estão listadas na forma de proposições.
[Figura: um ímã (polo N para baixo), preso a uma haste, acima da abertura de uma bobina; uma seta dupla vertical indica o movimento de sobe e desce; os terminais da bobina estão ligados a uma lâmpada incandescente acesa.]
Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
(01) O módulo da força eletromotriz induzida na bobina é diretamente proporcional à variação do fluxo magnético em função da distância.
(02) É difícil mover o ímã dentro da bobina, pois o campo magnético de cada espira oferece uma resistência ao movimento do ímã. Isto é explicado pela Lei de Lenz.
(04) Se a corrente na lâmpada for de 2 A, a força eletromotriz induzida em cada espira da bobina é 0,05 V.
(08) A frequência do movimento do ímã no interior da bobina não interfere na luminosidade da lâmpada.
(16) Para haver uma corrente induzida na bobina é necessário que o circuito esteja fechado.
(32) O trabalho realizado para mover o ímã para dentro e para fora da bobina é transformado integralmente em energia luminosa na lâmpada.
(Enunciado e figura: Vestibular UFSC 2010 — UFSC/COPERVE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Comissão Permanente do Vestibular (COPERVE).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar seis afirmações sobre o gerador de Pedrinho com as leis de Faraday e de Lenz.
(01) Falsa. Pela lei de Faraday (fórmula 35 do formulário da prova), a fem é proporcional à variação do fluxo por unidade de tempo, , e não por unidade de distância.
(02) Verdadeira. Pela lei de Lenz, a corrente induzida cria nas espiras um campo que se opõe à variação do fluxo: a bobina repele o ímã quando ele entra e o atrai quando ele sai. Por isso é preciso fazer força (e trabalho) para mover o ímã.
(04) Verdadeira. Desprezando a resistência da bobina, a fem total é a tensão na lâmpada:
As 50 espiras estão em série, e as fem se somam:
(08) Falsa. Quanto maior a frequência, mais rápido varia o fluxo, maior a fem e maior a corrente: a lâmpada brilha mais.
(16) Verdadeira. A fem é induzida mesmo com o circuito aberto, mas corrente só circula se houver um caminho fechado.
(32) Falsa. A energia não se cria, mas também não vai toda para a luz: parte vira calor no fio da bobina e, principalmente, no filamento (uma lâmpada incandescente transforma a maior parte da energia em calor).
⚠️ A armadilha: na (04), dividir a corrente ou a potência pelo número de espiras. O que se divide é a fem: as espiras funcionam como 50 pilhas pequenas em série.
A ideia em uma frase: a fem induzida depende da rapidez com que o fluxo muda, e a lei de Lenz garante que a energia elétrica sai do trabalho de quem move o ímã.
Resposta: soma 22 (02 + 04 + 16).
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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